軟土地基箱涵顶进时扎头的预防和纠正.docVIP

软土地基箱涵顶进时“扎头”的预防和纠正 摘 要：在软土地基上顶进桥涵时，由于软土地基承载力低，经常出现“扎头”现象。本文通过从箱涵重心离开滑板后箱体的受力状态及地质条件、开挖方式等因素，分析产生“扎头”的原因，结合漯阜铁路箱涵顶进的实例，介绍预防和纠正“扎头”的措施。 关键词：软土地基 箱涵 顶进 扎头 预防 纠正 为实现铁路大提速，确保行车及人身安全，铁路部门投入了大量资金，将既有平交道口改为立交，以保证铁路行车和人民生命财产的安全，软土作为一种呈软塑到流塑状态的饱和粘性土，有其独特的土力学性能：其天然含水量高、天然空隙比打、压缩系数高、透水性低、抗剪强度低（抗剪强度主要决定于内聚力，软土的内摩擦角接近于零）。在软土地基上桥涵顶进时，经常出现箱体扎头、抬头、方向偏移等问题，给施工带来很大的困难，严重影响施工安全和施工质量。 概况 漯阜铁路增建二线工程Kxx+xxx处为一孔4m平改立框架涵，与线路法线夹角37°，箱体分两节，单节长8.7m，采用预制箱体顶进的方案组织施工。基底地质属粉砂层，流塑状，含水量高，地基承载力一般仅为50-80kPa。箱涵前部离开滑板进入土层仅5m，“扎头”即达29cm，且有不断加剧的趋势。如不能及时纠正扎头现象，则无法完成顶进任务。为确保顶进质量，施工过程中采取了诸如基底换填、高压水泥旋喷桩加固、浇筑混凝土仰坡渡板等办法，基本纠正了扎头趋势。回顾在软弱地基进行箱涵顶进施工的实践和类似工程的经验教训，特将在软弱地质情况下为防止和纠正“扎头”所采取的措施加以总结。 箱涵顶进“扎头”的原因分析 箱涵顶进中的受力分析 箱涵在滑板上空顶进时 在滑板上空顶进箱涵时，当顶力克服结构对滑板的静止摩阻力后即可启动，保持顶力大于摩阻力即能推动前进，此时箱涵会沿滑板设置的上坡前进。 箱涵重心离开滑板后 当结构前端入土，且结构重心离开滑板后，其受力状态如图所示。S-船头坡水平分力 箱涵重心离开滑板后的受力图式 图中滑板前缘O是力矩中心，p、q、e、f、s、t、h为相应各力对“O”之力臂（底板摩阻力F下对“O”之力臂按“零”计算）。 顶进时箱涵结构由刚性滑板进入弹性地基，结构就会产生“扎头”趋向，当结构重心离开滑板后，在结构前部地基中产生最大的压缩沉陷，导致结构前倾，此时滑板前缘变成力矩中心，构成了相反的两种力矩，即: “扎头”力矩：MZ=P×p+Q×q “抬头”力矩：MT=F上×f+E×e +S×s+T×t+H×h 若MZ大于 MT，则会产生“扎头”； 若MZ小于 MT，则会产生“抬头”。 随着箱涵的顶进，力臂q随之增大，则Q所构成的力矩对结构的影响也逐渐增大，由于软弱地基反力极小，即占“抬头”力矩比例较大的H×h值很小，势必导致“抬头”力矩的减小，从而产生“扎头”现象。 箱涵基底的地质条件 施工处地质承载力无法达到设计承载力是可能出现扎头现象的原因之一。不同的土质由于内摩擦角不同其土压力对箱涵周边产生的摩阻力也不同；由侧面摩阻力形成的对箱涵夹持力也直接影响顶进高程的变化；更重要的是基底土壤由于地下水位的高低，影响基底土壤含水量的大小，进而直接影响到基底承载力的大小。当遇到含水量大的松软地层时，箱涵脱离滑板后就很容易发生“扎头”的现象。本工程地段基底均为粉砂层，呈流塑状，基底承载力不足引起箱涵“扎头”。 地基水位高，降水效果不好 在顶进施工中，若降水效果不好，就给开挖造成很大困难。本工程基底位粉砂层，天然含水量高。由于前期对困难预计不足，降水不充分，开挖过程中出现流砂现象，造成取土非常困难，不但影响了施工进度，使顶进施工处于间断状态，而且在“取土-降水-取土”过程中，地基土质不断的被扰动，引起地基承载力瞬间下降，这也是造成箱体“扎头”的一个重要因素。 工作面的开挖方式 侧面摩阻力形成的对箱涵夹持力和基底的承载力能直接影响顶进高程的变化，特别是在软弱地基的情况下，应确保箱涵两侧承受一定的夹持力“吃土”顶进和确保基底的承载力以使“抬头”力矩增大。由于受工期的要求，为追求工期，本工程在顶进过程中忽视了这些因素，超挖路基土方，破环了合理的工作面和基底承载力，促使“扎头”的发展。 预防“扎头”的措施 结合本工程的前期准备不充分而出现的箱涵顶进过程中出现“扎头”的问题，顶进施工必须作到先预防和主动预防，具体有以下几方面： 核对地质情况 在编制施工组织设计时，要求设计单位提供顶进箱涵地点的地质资料，包括持力层图纸、地基承载力等。滑板下如遇松软泥土要请设计单位验槽确定土质及设计资料是否相符。如不相符应由设计单位变更设计，如采取换填或加固等办法，以免滑板在箱涵顶进重心移出端部时造成滑板断裂、箱体前倾、扎头等。 工作面开挖 工作面开挖时，严禁超挖。在采用机械出土时，箱体底板容易发生超挖而发生扎头现象