专利名称：飞机滑行道下顶进长大箱涵施工工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于土木工程领域，特别是涉及在地下顶进长大箱涵的施工工艺。
背景技术：
北京首都国际机场西跑道是国际航班起降的主要跑道，连接西跑道与四号停机坪及2号航站楼停机坪的L滑行道是机场最繁忙的滑行道之一，滑行架次多，交通繁忙，它不仅承担飞机的滑行，也是机场南区国航货运调往北区货场及1、2号航站楼之间运输必须平交横穿的滑道。由于货车往返均要与滑行的飞机互让，经常导致很多航班停滑、排队等候。这种情况不但影响航班的正常起飞和造成大量的货物积压，给机场带来巨大的经济损失，更为重要的是严重影响航班正常起降和滑行安全，影响国际形象。
目前国内地下工程界，采用的管棚支扩多为ф159mm管，长度仅60m左右，适用于小跨度纯暗挖隧道。如果使用ф325mm以上钢管一次打入，长度未有超过100米，而且精度差。2004年6月出版的《空港新闻》“机场立交工程验收获优良”，介绍了2003年厦门机场立交工程中曾经顶进座框架桥，但该框架桥不是下穿飞机滑道，而是航空港路下穿福厦路，是福厦路整治工程的一部分。《交通科技》2004年第4期，“大孔径管棚支护顶进技术研究”中介绍了广深线铁路市郊线工程下穿广深高速公路，顶进箱涵施工采用了大于400mm管径、长78m的管棚支护。国内尚无在不停航条件下，在飞机跑道下建成隧道的先例。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种飞机滑行道下顶进长大箱涵施工工艺，可以保证飞机在不停航的条件下施工，保障航班正常起降和滑行安全，防止扎头，很好解决对接问题，工程精度高、造价低。
本发明的技术解决方案是飞机滑行道下顶进长大箱涵施工工艺，包括管棚预支护、顶进箱涵，其特征是它还包括在箱涵底部挖有小导洞和道面沉降控制技术，所述的管棚预支护采用直径ф325mm钢管支护。
本发明与现有技术相比具有如下优点1、小导洞的建成，首先探明了顶涵掌子面前方地质，为顶进时掌子面预支护提供了依据，其次减少了土中渗水，土体排水固结后，强度大幅度提高，掌子面稳定性增强，最重要的是涵底顺滑道面前进，彻底解决了扎头问题，对接精度远高于规范要求，本发明高差＜20mm，左右偏差在50mm之内，沉降控制在三干分之一。2、长大管棚预支护技术采用ф325mm，L＝148m，工程精度24cm。3、箱涵在土中顶进，总摩阻力等于以下5项之和，即涵上、下、左、右面所受压力乘士体摩擦系数加刃脚正面阻力。本工程涵顶埋深达6m，这样4个面的压力就很大，总顶力2万多吨，在国内较少见，箱涵容易顶裂，后背也可能顶跑，本发明选用一种日产化学浆液，其性能较好，主要性能特点是粘性能保持长时间不变，遇地下水不分解，不向士中渗透，不干缩结硬，保证了箱涵在停止掘进几天以上总顶推时间3个月以上，重新起动时箱涵不被抱死。泥浆降阻效率达60％-80％，两节涵一联同时顶需8000多吨的顶力，减为2400多吨，为顺利顶进成功提供了先决条件。4、飞机滑行荷载达4000kN，远大于铁路或公路荷载，因而安全防护要求更高，且箱涵浅埋(暗挖埋深仅2.7m)，顶程长142m，不停航顶进，道面板无错台，道面沉降曲率≯1/3000，沉降≯30mm，对机场等地面建筑设施影响小，彻底解决货运车横穿L滑行道对飞机正常起降干扰和安全问题，大幅度提高货运效率。5、成本低，方法简单，经济效益显著，每成洞米为9万元，而采用暗挖约为12万元，每成洞米节约3万元，共节约440万元。
具体实施方案下面详细描述本发明的实施例。
空侧道路工程，飞机滑行道下顶进长大箱涵工程长度为148m，宽度为13.7m，高为6.45m，设计为双孔6m矩形箱涵，采用中继间法顶进施工，日本化学泥浆箱体润滑减阻，小导洞控制扎头抬头。
1、大管棚超前护顶预支护技术。
箱涵顶进时，前端刃脚受刚度控制和箱涵扎头影响，不能设计得太长，仅2.5m，而土体掌子面高6.5m，从涵底按亚粘土摩擦角11度角，计算得土体破裂面后，箱涵前端掌子面及顶部将有十来米厚土体滑塌区，目前国内地下工程界采用的管棚支护多为ф159mm管，长度仅为60m左右，适用于小跨度纯暗挖隧道，本工程长148m，一次性打通ф325mm管棚在国内尚无先例。
本发明采用无线信号遥控探测接收与发射仪器，测得定向站的钻头在土中的三维坐标与姿态角，通过旋转使钻头处的导向脚板向理论方向偏转，尔后给钻杆施加推力，使之沿导向板斜面方向纠偏前进，从而完成长148m的导向孔。
利用导向孔内的钻杆端部加装带水力喷射切割土体的扩大头后，对导向孔进行扩大至350mm左右，同时用泥浆套将孔壁护住。完成扩孔后，用钻杆作牵引，将ф325mm直径，厚10mm的钢管，逐步焊连后，以大型拖管钻机作动力将钢管从孔一端拖至另一端。之后测量定位无误后，在管内泵入C25砼，形成土中弹性地基上的梁，棚住涵前端一定范围上部土体，有效防止塌方。
2、小导洞及下滑道技术箱涵顶进过程中的扎头现象难以避免，国内工程界一直为此头痛，这么大的箱涵又在软土上，肯定会扎头，一旦扎头将无法解决对接问题。本发明采用在涵底挖个小导洞，为铺筑滑道提供空间，小导洞尺寸为宽1.3m×高1.9m，周边用挂网喷10cm、厚C20砼为支护结构，每隔0.5m按一榀拱架，拱架为ф50mm钢管弯焊成。
在小导洞底铺设3根I20号工字钢，按坡度调好、调平，用支架焊接固定，尔后泵送C20砼灌注条形滑道，尺寸1.0m宽×0.6m厚，工字钢顶面与砼顶面齐平，从而滑道形成。在箱涵顶进过程中，用挖掘机将小导洞支护结构破除。
3、化学泥浆润滑技术箱涵在土中顶进，总摩阻力等于以下5项之和，即涵上、下、左、右面所受压力乘土体摩擦系数加刃脚正面阻力。使用日产化学浆液性能较好，主要性能特点是粘性能保持长时间不变，遇地下水不分解，不向土中渗透，不干缩结硬，保证箱涵在停止掘进几天以上、总顶推时间3个月以上，重新起动时箱涵不被抱死。
本发明泥浆润滑系统按搅拌泵送，泵送压力0.15-0.4Mpa，管道由总管、支管管径ф40mm，注浆单向阀组成。
箱涵外表四周按间距3m，箱端距1.5m处布管线及单向阀，在箱体的每个中继间处连接一段5m长的ф40高压胶管，支路起点端安装球阀，以灵活控制注浆部位和注浆量。
4、道面沉降控制技术道面布网，用精密水准仪监测沉降，监测每个控制点的时态沉降。T-S曲线与涵端至点距离L相关联，画T-S-L图，以找出需要注浆的部位，预测前方可能发生的沉降值。
洞内综合控制措施主要有1)严格吃土顶进，2)确保两刃脚侧板外侧不塌空，3)确保掌子面不发生露管棚、露刃脚的大塌方，4)涵前端底板不能超挖，5)注浆调压与保压。
管棚应力，应变量测，反求管棚挠度。
涵背土压力量测。
局部在道面外地面注浆加固防沉降。
5、双向顶进合拢段暗挖及接头处理技术双向合拢点位选择在滑行道以外，距L滑边垂直距离10m以外，这样减少对滑道沉降影响，受力也较安全。
刃脚间距3-5m为宜，主要考虑一端顶推对另一端的影响，快贯通时，另一端掌子面土体会坍塌，不安全。
刃脚钢板不拆卸，仍起挡土作用。箱涵纵向分布钢筋ф16、ф20采用钻孔植筋技术联结。箱涵环向受力钢筋，由于其断头在斜三角刃脚砼内，要凿除长度10d，约30cm范围，采用搭接焊连接。防水层要贴在两端刃脚钢板内侧，做好交圈，在涵板端面要粘好50×50mm方形遇水脚账止水条。
受力筋绑扎顺序先外层，再内层，后封模板。
从低向高处灌砼，用砼泵管自下向上带压顶升法浇筑砼。在最高处设排气、排浆口。
选用大流动性，高强自密实砼。灌砼最后封拱时要慢，泵一下，停一下，待气水排完，冒出砼浆为灌满。预埋压浆管，后补压水泥浆。
6、箱涵中继间与接头防水本发明每节涵长15m，在每节缝处设了中继间及顶高窝，首节必设中继间，其它可2节设一组中继间，以减少接缝，涵节长也可调节至20m左右。
节间防水采用在节间挤压ф80mm直径，厚1.5cm橡胶管，再辅以填缝膏以后注浆堵水。
权利要求
1.飞机滑行道下顶进长大箱涵施工工艺，包括管棚预支护、顶进箱涵，其特征是它还包括在箱涵底部挖有小导洞和道面沉降控制技术，所述的管棚预支护采用直径ф325mm钢管支护。
2.根据权利要求1所述的飞机滑行道下顶进长大箱涵施工工艺，其特征是在小导洞底铺设3根120号工字钢，按坡度调好、调平，用支架焊接固定，尔后泵送C20砼灌注条形滑道，工字钢顶面与砼顶面齐平。
3.根据权利要求1或2所述的飞机滑行道下顶进长大箱涵施工工艺，其特征是它还包括泥浆降阻技术，采用日产化学浆液。
4.根据权利要求3所述的飞机滑行道下顶进长大箱涵施工工艺，其特征是所述的道面沉降控制技术包括道面布网，用精密水准仪监测沉降，T-S曲线与涵端至点距离L相关联，画T-S-L图，找出需要注浆的部位，预测前方可能发生的沉降值；洞内综合控制措施主要有严格吃土顶进；确保两刃脚侧板外侧不塌空；确保掌子而不发生露管棚、露刃脚的大塌方；涵前端底板不超挖；注浆调压与保压；管棚应力，应变量测，反求管棚挠度；涵背土压力量测；局部在道面外地面注浆加固防沉降。
5.根据权利要求1所述的飞机滑行道下顶进长大箱涵施工工艺，其特征是它还包括双向顶进合拢段暗挖及接头处理技术双向合拢点位选择在滑行道以外，距L滑边垂直距离10m以外；刃脚间距3-5m；刃脚钢板不拆卸，箱涵纵向分布钢筋ф16、ф20采用钻孔植筋技术联结，箱涵环向受力钢筋，凿除长度10d，约30cm范围，采用搭接焊连接；防水层要贴在两端刃脚钢板内侧，做好交圈，在涵板端面要粘好50×50mm方形遇水脚账止水条；受力筋绑扎顺序先外层，再内层，后封模板；从低向高处灌砼，用砼泵管自下向上带压顶升法浇筑砼，在最高处设排气、排浆口。
6.根据权利要求1所述的飞机滑行道下顶进长大箱涵施工工艺，其特征是它还包括箱涵中继间与接头防水每节涵长15m，在每节缝处设了中继间及顶高窝，首节必设中继间，其它可2节设一组中继间，箱涵节长也可调节至20m左右；节间防水采用在节间挤压ф80mm直径，厚1.5cm橡胶管，再辅以填缝膏以后注浆堵水。
全文摘要
飞机滑行道下顶进长大箱涵施工工艺，包括管棚预支护、顶进箱涵，其特征是它还包括在箱涵底部挖有小导洞和道面沉降控制技术，所述的管棚预支护采用直径Φ325mm钢管支护。本发明可以保证飞机在不停航的条件下施工，保障航班正常起降和滑行安全，防止扎头，很好解决对接问题，工程精度高、造价低。
文档编号E21D11/38GK1847617SQ20061007837
公开日2006年10月18日 申请日期2006年5月17日 优先权日2006年5月17日
发明者陈佑新, 张晓峰 申请人:中铁十六局集团有限公司