省道常付线漯河境改建工程箱涵下穿京珠高速公路顶力设计计算

一、工程概况　而作为油顶等液压设备选择的依据。　１．箱涵预制。　省道常付线是河南省一条重要的二级公路主干道，　在漯河境内Ｋ３２３＋０９０．２４处下穿京珠高速公路，交角　７０。。下穿箱涵为钢筋混凝土单箱框架结构，混凝土壁厚　１．３ｍ，顶、底板厚１．２ｍ，结构尺寸长×宽×高为３１．９ｍ￣　箱涵的预制在京珠高速公路西侧滑板上进行。为便　于顶进，箱涵分二节预制，均在路线设计中心线上进行　预制。每节箱涵长１５．９５ｍ，中间设置待浇带。盾构长　８．１５ｍ（自重１７０ｔ），与第一节箱涵连接在一起。在盾构　前端设置２３个子盾构、相互之间独立作业。箱涵顶进施　：［采用中继间顶进法，即后一节箱涵作为前一节箱涵顶　进的后背，这样可大大减少顶进后背的受力需求及其截　面尺寸。　２０．６ｍｘ７．７５ｍ，净跨径为１８ｍ，净高为５．３５ｍ，箱涵内路面　为厚２５ｅｍ钢筋混凝土，箱涵顶板上部覆盖层厚０．９ｍ。　该箱涵采用了“盾构法”施工工艺，在保证高速公路正　常通行的情况下，箱涵的顶进施工、顶力设计、液压系统　的配置至关重要，结合工程实例，对顶力设计计算进行　探讨，供同行借鉴参考。　二、顶力设计　２．第一节箱涵顶力设计。　（１）截面计算。净跨为１８ｍ，上部覆盖层厚度０．９ｍ。　截面面积：Ｓ＝２０．６０ｘ７．７５—１８．００×５．３５＋０．５０ｘ０．５０＋１．５０ｘ　０．５０＝６４．３５ｍ２　顶力及液压系统配置的总体设想：“盾构法”顶进箱　涵的主要优点就是利用子盾构的超前支护、盾构及中心　土支护路基承受荷载，从而确保行车安全。因此必须根　据地质资料、箱涵结构荷载、盾构荷载、覆盖层恒载、车　辆动载等因素以及箱涵分节预制情况进行顶力计算，从　自身厚度又较小，因而极易松散，进而引起沥青层的网　（２）自重计算。第一节箱涵长１５．９５＂ｍ，Ｃ４０钢筋混　凝土密度取ｇ＝２６ＫＮ／ｍ。，则：Ｇ＝ｖｇ＝Ｓｌｇ＝６４．３５￣１５．９５￣２６＝　２６６８６ＫＮ　３，其他方面原因。（１）未严格按基本建设程序办　事，前期工作滞后，路面设计方案研究、试验不够。（２）　裂、松散、坑槽等破坏。因此，建议此补加层用含油沥青　混合料（即茌料）代替；（３）部分基层压实度不足的问　题。　未实行招投标，造成不能按规范施工。（４）施工技术管　理、质量管理不严。　四、结语　三、养护管理及其它原因　１．养护不及时。沥青路面在行车作用下出现小面积　松散，个别坑槽后，未及时进行养护，特别是采用层铺法　施工的贯入式路面和表面处治，初期及时养护更为重　要。　沥青路面早期破坏，不仅与设计、施工等路面形成　前的环节有关，而且与路面形成后的使用、养护和管理　联系紧密。因此，要消灭沥青路面早期破坏这一质量通　病，延长沥青路面的使用周期，提高投资效益，需要设　计、施工、养护管理各方主体各负其责，分头把关，按照　行业规范标准，结合工程实际，严格履行各自职能，相信　这一顽疾一定会得到根治。　２．养护方法不当。有些养护人员，在沥青混凝土路　面上采取人工喷油（或洒布机喷油）、人工洒料方法进　行养护，结果破坏了原路面的平整度，甚至由于喷油不　够，用油量控制不平，造成泛油、推拥、松散等病害。　河南科技２００６．１Ｏ　Ａｘ　７５　维普资讯 http://www.cqvip.com

＿　辩０　投８辩１　基　ｉ　《　路桥建设　（３）箱涵顶力计算。采用Ｐ＝Ｋ［Ｎ　ｆｌ＋（Ｎ．：＋Ｎ：）ｆ２＋　３．后背土压力验算。后背土压力应大于顶力减去（滑　（Ｎ３＋Ｎ１３）ｔ３＂＋２（Ｅｌ＋Ｅ２）　ＲＡ］，其中，Ｐ一最大顶力（ＫＮ）；　板底部摩擦力＋覆土对滑板摩擦力），即Ｐ—Ｇ　ｆ－Ｇ：ｆ＜Ｅｐ　Ｋ一安全系数，采用１．２；Ｎ广箱涵顶上总荷载，汽车荷载按　（ｆ摩阻系数取０．６）。则：３９７０７一（２４．５ｘ３７ｘＯ．４ｘ２５＋　汽车一超２０级计算，填料厚度≥５０ｅｍ的涵洞可不考虑　４２．５ｘ３７ｘ１７ｘ１．５）ｘＯ．６＝２０３９９ＫＮ＜２４６６０ＫＮ　冲击力，则：汽车荷载Ｎｌ１＝５５０￣３￣８０％￣２＝２６４０ＫＮ。　４．后背梁配筋计算（按最不利荷载，取安全系数Ｋ　覆盖层荷载Ｎ１２＝（０．３ｘ１９．４＋０．６￣２５）ｘ１５．９５￣２０．６＝　为１．２）后背梁所受剪力：Ｑ＝Ｉ．２ｘ２４６６０＝２９５９２ＫＮ，后背　６８４１ＫＮ；前端盾构顶部所受荷载Ｎ１３＝（０－３ｘ１９．４＋０．６ｘ　梁所受剪力面积：Ａ＝２４．５ｘ４．０＝９８ｍ　，Ｃ２０砼抗剪力：［Ｑ】＝　２５）ｘ８．１５￣２０．６＝３４９６ＫＮ；第一节箱涵顶部所受总荷载　ＥＡ＝３０００￣９８＝２９４０００ＫＮ＞２９５９２ＫＮ。所以Ｃ２０砼后背梁　Ｎ１＝Ｎ１ｌ＋Ｎ１２＋Ｎｌ３＝２６４０＋６８４１＋３４９６＝１２９７７ＫＮ。　仅靠砼已满足抗减要求，配筋仅考虑构造筋，配筋如下：　Ｎ：一箱涵自重（Ｎ：＝２６６８６ＫＮ）；Ｎ３一盾构自重（Ｎ３＝　纵向、竖向钢筋采用中１６及中１２Ⅱ级钢筋，箍筋采用　１７００ＫＮ）；ｆｌ一箱顶表面与荷重的摩阻系数，取０．２５；ｆ２一　８　Ｉ级钢筋。　箱底与底层土的摩阻系数，取０．７５；ｆ３一盾构与底层土的　四、顶进施工　摩阻系数，取０．７５；Ｅ一箱两侧土压力；Ｆ４一侧面摩阻系数，　顶进采用液压油顶分次、分节跟进循环顶进法。在　取０．７５；Ｒ一钢刃脚正面阻力，取１６００ＫＮ／ｍ　；Ａ一钢刃脚　盾构上部前端子盾构箱内设置４６个３０ｔ油顶，负责推　正面积；箱涵正面阻力面积Ｓ＝２０．６ｘ１．２＋５．３５ｘｌ＿３ｘ２＝　进子盾构；在第一、二节分节间（即中继间）设置２４个　３８．６３ｍ　，刃脚按其１／１０考虑，则Ａ＝Ｓ／１０＝３．８６ｍ　。　４００ｔ油顶，负责推进盾构及第一节箱涵；在第二节尾部　（４）顶力计算。箱两侧土压力Ｅ　，盾构两侧土压力　设置２４个３００ｔ油顶，负责推进第二节箱涵。每次顶进行　Ｅ：，按库仑土压力理论计算，则：　程为４０～５∞ｍ，分４个循环作业（单个循环顶程为１∞ｍ）。　Ｅｌ＝１／２￣１９．４ｘＯ．４ｘ７．７５　ｘ１５．９５＇＝３７１７ＫＮ　盾构法顶进作业流程图见下图。　Ｅ２＝１／２￣１９．４ｘＯ．４ｘ７．７５　ｘ８．１５＝１８９９ＫＮ　则所需要的顶力Ｐ为：　Ｐ＝１．２ｘ［１２９７７ｘＯ．２５＋（６８４１＋２６６８６）ｘ０．７５＋（１７００＋　３４９６）ｘＯ．７５＋２ｘ（３７１７＋１８９９）ｘ０．７５＋１６００ｘ３．８６］＝５６２６４ＫＮ。　（５）配顶设计。根据千斤顶的机械性能，拟配置２４　台４００吨穿心式卧式千斤顶，其最大顶力为：Ｎ＝４０００￣　２４ｘ０．６＝５７６００ＫＮ＞５６２６４ＫＮ，满足要求。　３．第二节箱涵顶力设计。　方法同上，其截面面积，Ｓ＝６４．３５ｍ　，自重Ｇ＝　２６６８６ＫＮ，顶力Ｐ＝１．２ｘ［９４８１　ｘ０．２５＋（２６６８６＋６８４１）×　０．７５＋２￣３７　１　７￣０．７５］＝３９７０９ＫＮ（按库仑压力理论计算）；　根据千斤顶的机械性能，拟配置２４台３００吨穿心　式卧式千斤顶，其最大顶力为：Ｎ＝３０００ｘ２４ｘ０．６＝　４３２００ＫＮ＞３９７０９ＫＮ，满足要求。　４．子盾构顶力计算。　箱涵正面阻力面积ｓ子＝Ａ＝３．８６ｍ　；钢刃脚正面阻　力取１６００ＫＮ／ｍ　，则：Ｐ＝３．８６ｘ１６００＝６１７６ＫＮ；其最大顶　力为：Ｎ＝３００ｘ４６ｘ０．６＝８２８０ＫＮ＞６１７６ＫＮ，满足要求。　三、后背设计　１．截面计算。最大顶力以３９７０７ＫＮ计算，后背截　五、结论　面：高６ｍ，上口宽１．５ｍ，下口宽４ｍ，后背混凝土墙长　该项目总顶程４６．７６ｍ，日平均进度为１．３ｍ。在顶进　３１ｍ；后背填土高度３ｍ，滑板长４０ｍ，宽２４．５ｍ。　过程中，没有发生路基坍塌。该箱涵顶进到位后，箱涵主　２．后背被动土压力（按库仑土压力计算、土的容重　体轴线偏位最大值３．７ｃｍ，两节间表面高差仅为０．３ｃｍ，　取１７ＫＮ／ｍ　）；后背被动土压力Ｅｐ＝ｌ／２＾ｙ　ＨＺｔｇ　４５。＋　／　箱涵主体沉降量最大值４．２ｅｍ，施工实际偏差控制值均　２）＋２Ｈｔｇ（４５。＋　／２）ｃ＝［１／２￣１７￣６　×ｔ　４５。＋２０。／２）＋２ｘ　在规范要求范围内。这说明我们采用的液压设计系统，　６ｘｔｇ（４５。＋２０。／２）ｘｌＯ］ｘ３１＝２４６６０ＫＮ　在该工程施工中是可行的、安全的、成功的。　７６　河南科技２００６．１０　ｔ－