飛機滑行道下頂進長大箱涵施工工藝的製作方法
2023-06-13 07:15:06
專利名稱：飛機滑行道下頂進長大箱涵施工工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於土木工程領域，特別是涉及在地下頂進長大箱涵的施工工藝。
背景技術：
北京首都國際機場西跑道是國際航班起降的主要跑道，連接西跑道與四號停機坪及2號航站樓停機坪的L滑行道是機場最繁忙的滑行道之一，滑行架次多，交通繁忙，它不僅承擔飛機的滑行，也是機場南區國航貨運調往北區貨場及1、2號航站樓之間運輸必須平交橫穿的滑道。由於貨車往返均要與滑行的飛機互讓，經常導致很多航班停滑、排隊等候。這種情況不但影響航班的正常起飛和造成大量的貨物積壓，給機場帶來巨大的經濟損失，更為重要的是嚴重影響航班正常起降和滑行安全，影響國際形象。
目前國內地下工程界，採用的管棚支擴多為ф159mm管，長度僅60m左右，適用於小跨度純暗挖隧道。如果使用ф325mm以上鋼管一次打入，長度未有超過100米，而且精度差。2004年6月出版的《空港新聞》「機場立交工程驗收穫優良」，介紹了2003年廈門機場立交工程中曾經頂進座框架橋，但該框架橋不是下穿飛機滑道，而是航空港路下穿福廈路，是福廈路整治工程的一部分。《交通科技》2004年第4期，「大孔徑管棚支護頂進技術研究」中介紹了廣深線鐵路市郊線工程下穿廣深高速公路，頂進箱涵施工採用了大於400mm管徑、長78m的管棚支護。國內尚無在不停航條件下，在飛機跑道下建成隧道的先例。
發明內容
本發明需要解決的技術問題是提供一種飛機滑行道下頂進長大箱涵施工工藝，可以保證飛機在不停航的條件下施工，保障航班正常起降和滑行安全，防止扎頭，很好解決對接問題，工程精度高、造價低。
本發明的技術解決方案是飛機滑行道下頂進長大箱涵施工工藝，包括管棚預支護、頂進箱涵，其特徵是它還包括在箱涵底部挖有小導洞和道面沉降控制技術，所述的管棚預支護採用直徑ф325mm鋼管支護。
本發明與現有技術相比具有如下優點1、小導洞的建成，首先探明了頂涵掌子面前方地質，為頂進時掌子面預支護提供了依據，其次減少了土中滲水，土體排水固結後，強度大幅度提高，掌子面穩定性增強，最重要的是涵底順滑道面前進，徹底解決了扎頭問題，對接精度遠高於規範要求，本發明高差＜20mm，左右偏差在50mm之內，沉降控制在三幹分之一。2、長大管棚預支護技術採用ф325mm，L＝148m，工程精度24cm。3、箱涵在土中頂進，總摩阻力等於以下5項之和，即涵上、下、左、右面所受壓力乘士體摩擦係數加刃腳正面阻力。本工程涵頂埋深達6m，這樣4個面的壓力就很大，總頂力2萬多噸，在國內較少見，箱涵容易頂裂，後背也可能頂跑，本發明選用一種日產化學漿液，其性能較好，主要性能特點是粘性能保持長時間不變，遇地下水不分解，不向士中滲透，不幹縮結硬，保證了箱涵在停止掘進幾天以上總頂推時間3個月以上，重新起動時箱涵不被抱死。泥漿降阻效率達60％-80％，兩節涵一聯同時頂需8000多噸的頂力，減為2400多噸，為順利頂進成功提供了先決條件。4、飛機滑行荷載達4000kN，遠大於鐵路或公路荷載，因而安全防護要求更高，且箱涵淺埋(暗挖埋深僅2.7m)，頂程長142m，不停航頂進，道面板無錯臺，道面沉降曲率≯1/3000，沉降≯30mm，對機場等地面建築設施影響小，徹底解決貨運車橫穿L滑行道對飛機正常起降幹擾和安全問題，大幅度提高貨運效率。5、成本低，方法簡單，經濟效益顯著，每成洞米為9萬元，而採用暗挖約為12萬元，每成洞米節約3萬元，共節約440萬元。
具體實施方案下面詳細描述本發明的實施例。
空側道路工程，飛機滑行道下頂進長大箱涵工程長度為148m，寬度為13.7m，高為6.45m，設計為雙孔6m矩形箱涵，採用中繼間法頂進施工，日本化學泥漿箱體潤滑減阻，小導洞控制扎頭抬頭。
1、大管棚超前護頂預支護技術。
箱涵頂進時，前端刃腳受剛度控制和箱涵扎頭影響，不能設計得太長，僅2.5m，而土體掌子面高6.5m，從涵底按亞粘土摩擦角11度角，計算得土體破裂面後，箱涵前端掌子面及頂部將有十來米厚土體滑塌區，目前國內地下工程界採用的管棚支護多為ф159mm管，長度僅為60m左右，適用於小跨度純暗挖隧道，本工程長148m，一次性打通ф325mm管棚在國內尚無先例。
本發明採用無線信號遙控探測接收與發射儀器，測得定向站的鑽頭在土中的三維坐標與姿態角，通過旋轉使鑽頭處的導向腳板向理論方向偏轉，爾後給鑽杆施加推力，使之沿導向板斜面方向糾偏前進，從而完成長148m的導向孔。
利用導向孔內的鑽杆端部加裝帶水力噴射切割土體的擴大頭後，對導向孔進行擴大至350mm左右，同時用泥漿套將孔壁護住。完成擴孔後，用鑽杆作牽引，將ф325mm直徑，厚10mm的鋼管，逐步焊連後，以大型拖管鑽機作動力將鋼管從孔一端拖至另一端。之後測量定位無誤後，在管內泵入C25砼，形成土中彈性地基上的梁，棚住涵前端一定範圍上部土體，有效防止塌方。
2、小導洞及下滑道技術箱涵頂進過程中的扎頭現象難以避免，國內工程界一直為此頭痛，這麼大的箱涵又在軟土上，肯定會扎頭，一旦扎頭將無法解決對接問題。本發明採用在涵底挖個小導洞，為鋪築滑道提供空間，小導洞尺寸為寬1.3m×高1.9m，周邊用掛網噴10cm、厚C20砼為支護結構，每隔0.5m按一榀拱架，拱架為ф50mm鋼管彎焊成。
在小導洞底鋪設3根I20號工字鋼，按坡度調好、調平，用支架焊接固定，爾後泵送C20砼灌注條形滑道，尺寸1.0m寬×0.6m厚，工字鋼頂面與砼頂面齊平，從而滑道形成。在箱涵頂進過程中，用挖掘機將小導洞支護結構破除。
3、化學泥漿潤滑技術箱涵在土中頂進，總摩阻力等於以下5項之和，即涵上、下、左、右面所受壓力乘土體摩擦係數加刃腳正面阻力。使用日產化學漿液性能較好，主要性能特點是粘性能保持長時間不變，遇地下水不分解，不向土中滲透，不幹縮結硬，保證箱涵在停止掘進幾天以上、總頂推時間3個月以上，重新起動時箱涵不被抱死。
本發明泥漿潤滑系統按攪拌泵送，泵送壓力0.15-0.4Mpa，管道由總管、支管管徑ф40mm，注漿單向閥組成。
箱涵外表四周按間距3m，箱端距1.5m處布管線及單向閥，在箱體的每個中繼間處連接一段5m長的ф40高壓膠管，支路起點端安裝球閥，以靈活控制注漿部位和注漿量。
4、道面沉降控制技術道面布網，用精密水準儀監測沉降，監測每個控制點的時態沉降。T-S曲線與涵端至點距離L相關聯，畫T-S-L圖，以找出需要注漿的部位，預測前方可能發生的沉降值。
洞內綜合控制措施主要有1)嚴格吃土頂進，2)確保兩刃腳側板外側不塌空，3)確保掌子面不發生露管棚、露刃腳的大塌方，4)涵前端底板不能超挖，5)注漿調壓與保壓。
管棚應力，應變量測，反求管棚撓度。
涵背土壓力量測。
局部在道面外地面注漿加固防沉降。
5、雙向頂進合攏段暗挖及接頭處理技術雙向合攏點位選擇在滑行道以外，距L滑邊垂直距離10m以外，這樣減少對滑道沉降影響，受力也較安全。
刃腳間距3-5m為宜，主要考慮一端頂推對另一端的影響，快貫通時，另一端掌子面土體會坍塌，不安全。
刃腳鋼板不拆卸，仍起擋土作用。箱涵縱向分布鋼筋ф16、ф20採用鑽孔植筋技術聯結。箱涵環向受力鋼筋，由於其斷頭在斜三角刃腳砼內，要鑿除長度10d，約30cm範圍，採用搭接焊連接。防水層要貼在兩端刃腳鋼板內側，做好交圈，在涵板端面要粘好50×50mm方形遇水腳帳止水條。
受力筋綁紮順序先外層，再內層，後封模板。
從低向高處灌砼，用砼泵管自下向上帶壓頂升法澆築砼。在最高處設排氣、排漿口。
選用大流動性，高強自密實砼。灌砼最後封拱時要慢，泵一下，停一下，待氣水排完，冒出砼漿為灌滿。預埋壓漿管，後補壓水泥漿。
6、箱涵中繼間與接頭防水本發明每節涵長15m，在每節縫處設了中繼間及頂高窩，首節必設中繼間，其它可2節設一組中繼間，以減少接縫，涵節長也可調節至20m左右。
節間防水採用在節間擠壓ф80mm直徑，厚1.5cm橡膠管，再輔以填縫膏以後注漿堵水。
權利要求
1.飛機滑行道下頂進長大箱涵施工工藝，包括管棚預支護、頂進箱涵，其特徵是它還包括在箱涵底部挖有小導洞和道面沉降控制技術，所述的管棚預支護採用直徑ф325mm鋼管支護。
2.根據權利要求1所述的飛機滑行道下頂進長大箱涵施工工藝，其特徵是在小導洞底鋪設3根120號工字鋼，按坡度調好、調平，用支架焊接固定，爾後泵送C20砼灌注條形滑道，工字鋼頂面與砼頂面齊平。
3.根據權利要求1或2所述的飛機滑行道下頂進長大箱涵施工工藝，其特徵是它還包括泥漿降阻技術，採用日產化學漿液。
4.根據權利要求3所述的飛機滑行道下頂進長大箱涵施工工藝，其特徵是所述的道面沉降控制技術包括道面布網，用精密水準儀監測沉降，T-S曲線與涵端至點距離L相關聯，畫T-S-L圖，找出需要注漿的部位，預測前方可能發生的沉降值；洞內綜合控制措施主要有嚴格吃土頂進；確保兩刃腳側板外側不塌空；確保掌子而不發生露管棚、露刃腳的大塌方；涵前端底板不超挖；注漿調壓與保壓；管棚應力，應變量測，反求管棚撓度；涵背土壓力量測；局部在道面外地面注漿加固防沉降。
5.根據權利要求1所述的飛機滑行道下頂進長大箱涵施工工藝，其特徵是它還包括雙向頂進合攏段暗挖及接頭處理技術雙向合攏點位選擇在滑行道以外，距L滑邊垂直距離10m以外；刃腳間距3-5m；刃腳鋼板不拆卸，箱涵縱向分布鋼筋ф16、ф20採用鑽孔植筋技術聯結，箱涵環向受力鋼筋，鑿除長度10d，約30cm範圍，採用搭接焊連接；防水層要貼在兩端刃腳鋼板內側，做好交圈，在涵板端面要粘好50×50mm方形遇水腳帳止水條；受力筋綁紮順序先外層，再內層，後封模板；從低向高處灌砼，用砼泵管自下向上帶壓頂升法澆築砼，在最高處設排氣、排漿口。
6.根據權利要求1所述的飛機滑行道下頂進長大箱涵施工工藝，其特徵是它還包括箱涵中繼間與接頭防水每節涵長15m，在每節縫處設了中繼間及頂高窩，首節必設中繼間，其它可2節設一組中繼間，箱涵節長也可調節至20m左右；節間防水採用在節間擠壓ф80mm直徑，厚1.5cm橡膠管，再輔以填縫膏以後注漿堵水。
全文摘要
飛機滑行道下頂進長大箱涵施工工藝，包括管棚預支護、頂進箱涵，其特徵是它還包括在箱涵底部挖有小導洞和道面沉降控制技術，所述的管棚預支護採用直徑Φ325mm鋼管支護。本發明可以保證飛機在不停航的條件下施工，保障航班正常起降和滑行安全，防止扎頭，很好解決對接問題，工程精度高、造價低。
文檔編號E21D11/38GK1847617SQ20061007837
公開日2006年10月18日 申請日期2006年5月17日 優先權日2006年5月17日
發明者陳佑新, 張曉峰 申請人:中鐵十六局集團有限公司