1 工程概況
濟南市二環(huán)東路地面道路及BRT快速公交系統(tǒng)建設工程為濟南市迎全運重點建設項目，包括高架橋施工與地面道路施工兩部份。道路西側為2m×2m鋼筋混凝土排水箱涵，全長716m。溝槽東側有高壓電線桿和架空電信、路燈桿、自來水管線，部份管線、線桿距排水箱涵溝槽邊緣不足1m；西側的污水，熱力管線距離排水箱涵也很近，施工中雖采取了支護措施，但由于土質差、水位高，塌方現(xiàn)象仍多次發(fā)生，造成自來水管線移位并發(fā)生泄漏。經(jīng)多次論證、計算、試驗，采用了排水箱涵逆作下沉法就位施工技術，先采用逆作法先施工箱涵側墻及頂部結構，利用它較高的剛度來作為支撐，再采用沉井工藝邊挖邊下沉，下沉到位后再施工箱涵的底部，提高施工的安全性，減少對鄰近建筑物、各種管線的影響及地表產(chǎn)生的沉降和移位。
2 施工工藝流程
排水箱涵逆作下沉法就位施工工藝流程如下：
溝槽開挖1.2米→溝槽平整→鋪砂墊層及磚模→鋪刃腳墊木→安裝內(nèi)支撐滿堂架→立側墻及頂板模板內(nèi)模→綁扎底梁、側墻及頂板鋼筋→支側墻外模→安外支撐→灌注底梁混凝土→灌注側墻及頂板混凝土并養(yǎng)護→拆支撐及模板→抽墊木→挖淤泥下沉→基底毛石墊層鋪設→底梁混凝土剔毛→綁底板鋼筋并澆筑鋼筋混凝土底板→養(yǎng)護并回填到路床。
3 關鍵工序
(1) 施工準備
要認真做好施工準備，詳細了解現(xiàn)場工程地質、水文、地下管線和房屋影響情況；監(jiān)測高壓線桿、自來水管線、熱力管線位移、傾斜、下沉情況；做好降水或排水設施準備。
(2) 溝槽開挖及場地排水
由于擬建箱涵在舊雨水暗溝位置，石砌雨水暗溝上游改水后對原有路面結構和舊1m×1m雨水暗溝拆除，拆除后平整槽底；對擬建鋼筋混凝土排水箱涵的位置進行精確放線測量，箱涵側墻及頂部結構在溝槽中預制，溝槽每邊比箱涵寬0.5m，并在溝槽四周及溝槽上外緣開挖排水溝及集水坑，以防地下水、地面水流入溝槽。
(3) 預制墊層
箱涵下鋪砂墊層厚0.3m，寬為3m，長度為整段箱涵開挖長度，采用平板振動器或人工夯實。為了搭設支架牢固，在砂層上用M7.5砂漿砌一層磚地模，隨后放置刃角墊木防止在預制時下沉，承墊木斷面0.15m×0.15m，兩根一組，組間凈距0.4m，沿箱涵墻壁及橫梁下墊放，標高允許誤差＜8mm。
(4) 刃腳成形及箱涵制作
支設刃腳磚內(nèi)模和箱涵鋼內(nèi)模，然后綁扎鋼筋、支立外側鋼模，澆注混凝土后形成鋼筋混凝土刃腳和箱涵墻壁。
① 鋼筋加工綁扎
鋼筋在加工場地機械成型。鋼筋表面應潔凈，不得有銹皮、油漬、油漆等污垢。調(diào)直后的鋼筋表面?zhèn)奂颁P蝕不應使截面減小；彎曲成形的鋼筋，表面不得有裂紋、鱗落或斷裂。鋼筋工人根據(jù)技術交底在現(xiàn)場人工綁扎。墻壁豎筋和水平筋及頂板鋼筋一次綁成型；底板鋼筋在箱涵沉到位后，剔除鋼筋混凝土底梁上部混凝土后綁扎鋼筋網(wǎng)，澆筑成整體。綁扎成型時，鐵絲必須扎緊，不得有滑動、折斷、移位等情況；綁扎成型的網(wǎng)片或骨架必須穩(wěn)定、牢固，在安裝及澆筑時不得有松動或變形。
② 模板制作支搭
模板支立必須牢固，在施工荷載作用下不得有松動、跑模、下沉等現(xiàn)象。施工現(xiàn)場采鋼管支撐，考慮到澆筑速度快，對模板產(chǎn)生很大的側壓力，箱涵內(nèi)采用滿堂架支撐頂牢，外側用雙排腳手架固定模板并結合螺栓拉結，防止模板側向變形，確保模板整體的剛度、穩(wěn)定性和不變形；模板拼縫必須嚴密，不得漏漿；在澆筑前對模內(nèi)進行清掃，使模內(nèi)保持潔凈，以保證混凝土的幾何尺寸和外觀。
③ 混凝土澆筑
箱涵采用C25商品混凝土,鋼筋模板驗收合格后澆筑混凝土。澆筑刃腳、側墻混凝土時，要分層澆筑，每層30cm，保證對稱均勻下料，防止一側受壓而使模板產(chǎn)生位移、變形，在混凝土澆筑過程中，應經(jīng)常觀察模板、支架，發(fā)現(xiàn)問題應及時采取處理措施。
(5) 箱涵下沉施工
下沉前，必須保證刃腳處混凝土達到設計強度的100%，上部混凝土達到75%，才能拆除所有模板，并依次對稱同時抽除承墊木，并用砂填實，以防傾斜。然后，開始挖土下沉，挖土必須對稱、均勻進行，使箱涵均勻下沉。從箱涵中間開始逐漸挖向四周，每層挖土厚0.4～0.5m，在刃腳處留臺階，然后沿箱涵側壁每2～3m一段，向刃腳方向逐層全面、對稱、均勻的開挖土層，每次挖去5～l0cm，當土層經(jīng)不住刃腳的擠壓而破裂，箱涵便在自重作用下均勻破土下沉。當箱涵下沉很少或不下沉時，可再從中間向下挖0.4～0.5m，并繼續(xù)向四周均勻掏挖，使箱涵平穩(wěn)下沉，刃腳下部土方應邊挖邊清理。
(6) 封底和回填
① 封底
箱涵到位后底部橫梁上部鋼筋混凝土要剔除20cm，底板處的刃腳混凝土表面做鑿毛處理，并洗刷干凈，鋪35cm毛石基礎后鋪設底板鋼筋，澆筑C25混凝土，振搗密實。
② 箱涵周圍灌縫
箱涵下沉結束后，周圍縫隙用中粗砂進行灌隙處理，用振搗棒振搗。
③回填
每層回填檢驗合格后,進行下一步回填。
(7) 現(xiàn)澆連接段施工
每段箱涵長度為10m，每段箱涵之間預留1m的現(xiàn)澆連接段，人工挖土下沉箱涵時將土棄至連接段，再由小型挖掘機配合挖至地面，箱涵下沉到位后與連接段同時施工毛石基礎及封底，然后現(xiàn)澆鋼筋混凝土連接段，箱涵與連接段之間設1道1cm瀝青軟木板沉降縫。
4 下沉施工監(jiān)測要點
(1) 監(jiān)測控制內(nèi)容
箱涵下沉過程的控制主要包括：刃腳高差控制；下沉速度控制；平面位移控制。其中平面位移控制是通過刃腳高差控制和下沉速度控制來實現(xiàn)的。
1) 刃腳高差控制
下沉時，測量時可用水準儀測量箱涵四角高差來有效地控制井底漏底的大小、深淺和平面位置，以此來實現(xiàn)對刃腳高差的控制。
2) 箱涵下沉速度控制
箱涵下沉速度要均勻；箱涵下沉每次不超過15～30cm。
3) 箱涵平面位移控制
① 箱涵哪個角下沉得快(即刃腳較低)，則箱涵就會向哪個方向移位；
② 箱涵刃腳高差大時，箱涵位移量大；
③ 箱涵始終在同一個方向的刃腳高差下沉時，箱涵位移量較大。施工過程中需要具體情況具體分析，以決定采取相應的方法和措施。
(2) 箱涵下沉就位監(jiān)控測量應符合下列規(guī)定：
在箱涵下沉前，將每個箱涵各個角點處的高程及箱涵軸線放樣并做好標記，記錄測量原始數(shù)據(jù)，繪制測量監(jiān)控平面圖，計算下沉具體高度。下沉分3個階段，即首沉、中沉、最后下沉階段。
首沉階段必須每30min觀測1次并記錄數(shù)據(jù),及時計算偏差情況，確定挖沉部位及下沉速度等；中沉階段進入正常下沉，正常下沉時，可每2h測量1次；最后下沉階段必須增加觀測頻率，一般為30min左右觀測1次。
通過對各階段觀測數(shù)據(jù)的分析，必須使箱涵的對角高差不超過15cm，并觀察箱涵周圍土質變化情況，將地下水位、涌土、沉降、沉速隨時記入歷時曲線表。最后下沉階段要減小開挖深度，防止突沉及超沉事故發(fā)生，控制開挖深度及速度，以下沉為輔，糾偏為主。當沉速8h不超過1cm即認為箱涵已趨穩(wěn)定。
(3) 管線監(jiān)測
施工過程中對高壓線桿、自來水管線、熱力管線隨時監(jiān)測，一但發(fā)現(xiàn)有移位或下沉要立即停止施工，采取加固措施。
5 實施效果與展望
經(jīng)施工檢驗，工程進展順利，兩側土方?jīng)]有塌方，線桿及給水、熱力管線沒有移位，保證了管線安全。
排水箱涵逆作下沉法就位施工技術在城市道路改造的排水工程中應用，能確保施工的安全性，對鄰近建筑物、各種管線的影響比較小，地表產(chǎn)生的沉降、移位少，能降低成本、縮短工期。該工藝比其它工藝比較，施工費用低且工程拆遷量小，特別在距離專業(yè)管線較近，施工空間小無法采用常規(guī)施工方法時采用，具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益, 排水箱涵逆作下沉法就位施工技術有廣闊的發(fā)展前景。
6 社會經(jīng)濟效益評價
排水箱涵逆作下沉法就位施工技術與打樁支護方法相比受施工工作面、空間的影響較小，全線可同時施工，能縮短工期；施工占地面積小，與大開挖相比較挖土量少，對鄰近建筑物的影響比較小，地表產(chǎn)生很小的沉降和移位；操作簡便，無需特殊專業(yè)設備。經(jīng)測算開槽支護方案造價為6949.33元/m，排水箱涵逆作下沉法就位施工技術造價5682.74元/m，比開槽支護方案節(jié)約1266.59元/m。降低施工成本906878.44元。如果采用明挖法施工，遷移高壓線桿費用為3636239.45元，自來水管線改線重建費用為153713.71元。
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