一种超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法与流程

1.本发明涉及隧道施工技术领域，尤其是一种超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法。


背景技术：

2.公路或城市道路下穿铁路、机场、市政道路、高速公路以及名胜古迹等重要建筑物时采用的施工方法主要有明挖暗埋法、顶管法、顶进箱涵法等，其中，明挖施工具有施工作业相对简单、造价低等特点，但明挖施工下穿高速公路时需要全断面封闭正在营运的高速公路交通并修建临时辅道，存在工期较长、影响范围广、保通难度较大、基坑开挖深度较深等问题；顶管法可以不开挖路面、不封闭交通，但大断面矩形顶管工程造价高，不太适用于短距离交叉工程；而箱涵顶进施工断面形式灵活、地层适用性强，经济性好，可广泛用于各种下穿立交工程或城市道路平改立工程中，且箱涵顶进施工无需封闭上部高速公路交通，不影响上部路面结构层，避免造成路面病害，如沉降、开裂、错台等，对现状环境影响小。
3.在实际工程中使用箱涵顶进施工法时，由于受限于总体路线布置和被交道路的现状，可能会出现箱涵结构与被交道路交叉的角度较大、箱涵结构覆土薄等问题。当箱涵结构大角度斜交下穿高速公路时，往往需要增大箱涵顶板的厚度和配筋以满足受力验算，箱涵顶板的厚度增大一般会引起箱涵结构的覆土层厚度减小，较浅的覆土可能导致箱涵上覆地表沉降量较大。
4.现有技术在大断面超浅覆土的顶推箱涵施工时通常通过控制推进速度和推力、保证箱涵定位精准、采用超前锚杆和注浆、掌子面分腔室开挖、预留核心土等以保证掌子面的压力平衡，但这些方法通常取决于施工队的施工经验和水平，不确定性较大，沉降控制效果难以把控，使得箱涵顶推施工过程中被交道路结构安全难以保障。
5.鉴于此有必要提出一种超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法以解决或至少缓解上述缺陷。


技术实现要素：

6.本发明的主要目的在于提供一种超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法，以解决现有技术中顶推覆土较浅的箱涵结构时箱涵上覆地表沉降量大，施工队实时把控沉降效果不准确，从而容易影响被交道路的结构安全的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供了一种超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法，包括步骤：
8.s1，根据目标通道和高速公路的交叉角度确定顶推箱涵的顶推面的倾斜角度；其中，所述顶推箱涵沿水平方向的截面呈平行四边形，所述倾斜角度为所述顶推箱涵的顶推面与所述目标通道的延伸方向之间的夹角；
9.s2，根据所述顶推箱涵的顶推面对所述目标通道的进口端面以及所述目标通道的出口端面回填土体，以保证顶推箱涵始终吃土顶进；其中，所述回填土体与所述顶推面形状
相匹配；
10.s3，开挖工作坑并施作纵向滑板和横向后背墙；其中，所述工作坑布设于被交道路的一侧，所述横向后背墙固定于所述箱涵顶推路面远离所述目标通道的进口端面的一端，所述纵向滑板铺设于所述箱涵顶推路面上并设置于所述横向后背墙与所述目标通道的进口端面之间；
11.s4，在所述工作坑中分节预制多个所述顶推箱涵；其中，所述顶推箱涵沿所述纵向滑板的延伸方向可滑动设置；
12.s5，确定顶进箱涵施工造成的地表纵向沉降量，根据所述地表纵向沉降量施作与所述地表纵向沉降量相匹配的沉降自补偿结构，以保证被交道路的结构安全；其中，所述沉降自补偿结构设置于所述顶推箱涵的顶面；
13.s6，将多个所述顶推箱涵沿隧道延伸方向依次顶推，以完成目标通道的施工。
14.优选地，所述步骤s5中“确定顶进箱涵施工造成的地表纵向沉降量”具体包括如下步骤：
15.s51，根据公式
[0016][0017]
得到所述目标通道上方地层的三维沉降值s(x,y,z)；
[0018]
其中，x为地表任一点距离隧道中心的水平横向距离，y为隧道掌子面处距离掌子面中心的水平纵向距离，z0为地表下方与隧道顶面的竖向距离，a为土质类型的参数，η为掌子面地表位移释放率，k为地表纵向沉降最大斜率，s
max
为所述目标通道上方的地表最大沉降值；
[0019]
其中，所述地表最大沉降值s
max
通过如下步骤得到：
[0020]
s511，根据公式
[0021][0022]
得到所述地表最大沉降值s
max
；其中，i为地表沉降槽宽度，v
l
为土体损失率，d为隧道开挖直径。
[0023]
优选地，所述步骤s511中的所述地表沉降槽宽度i具体通过如下公式获得：
[0024]
i＝kh
[0025]
其中，k为地表沉降槽宽度参数，h为隧道埋深；
[0026]
优选地，所述步骤s5中的“根据所述地表纵向沉降量施作与所述地表纵向沉降量相匹配的沉降自补偿结构”具体包括步骤：
[0027]
s521，根据地层三维沉降值s(x,y,z)和地表最大沉降值s
max
确定顶推施工所致地表纵向沉降曲线；
[0028]
s522，根据所述地表纵向沉降曲线确定出理论沉降补偿曲线；
[0029]
s523，根据所述理论沉降补偿曲线确定所述沉降自补偿结构。
[0030]
优选地，所述步骤s523具体包括步骤：
[0031]
s5231，确定所述理论沉降补偿曲线和顶推箱涵的顶面围合的填料空间；
[0032]
s5232，根据所述理论沉降补偿曲线取所述地表最大沉降值s
max
和所述理论沉降补偿曲线的端值，将所述填料空间确定为楔形沉降补偿机构。
[0033]
优选地，每个所述顶推箱涵的底板上预留有用于运输渣土的纵向出土区域，相邻两个所述顶推箱涵的纵向出土区域对应布设。
[0034]
优选地，相邻两节所述顶推箱涵之间间隔预留有中继间，所述顶推箱涵的底板形成有用于供所述第一顶推机构安装的端面凸出部，所述端面凸出部沿隧道横向呈阶梯状，所述第一顶推机构沿隧道纵向延伸连接于相邻两个所述顶推箱涵的端面凸出部之间。
[0035]
优选地，所述步骤s6中的“将多个所述顶推箱涵沿隧道延伸方向依次顶推”具体包括步骤：
[0036]
s61，在第1节顶推箱涵和第2节顶推箱涵之间安装第1个第一顶推机构；在第i节顶推箱涵和第i+1节顶推箱涵之间安装第i个第一顶推机构；其中，i≥2；在最后一节顶推箱涵和所述后背墙之间安装第二顶推机构；
[0037]
s62，先启动第1个第一顶推机构将第1节顶推箱涵向前顶进一个循环进尺；再启动第i个第一顶推机构将第i节顶推箱涵向前顶进一个循环进尺；最后启动第二顶推机构将最后一节顶推箱涵向前顶进一个循环进尺；
[0038]
s63，根据目标通道的长度确定顶进长度；
[0039]
s64，根据所述顶进长度和循环进尺确定循环次数n；
[0040]
s64，将步骤s62循环n次，以完成目标通道的主洞施作。
[0041]
优选地，所述步骤s3和步骤s4之间还包括步骤：
[0042]
s31，施作用于提高被交道路护坡稳定性的护坡防护结构；其中，所述护坡防护结构衔接于所述隧道洞口的进口端及出口端处。
[0043]
优选地，所述步骤s4和步骤s5之间还包括步骤：
[0044]
s41，焊接钢盾构并施工钢网格；其中，所述钢盾构固定于所述第1节箱涵靠近隧道洞口的一侧。
[0045]
与现有技术相比，本发明所提供的具有如下的有益效果：
[0046]
本发明所提供的一种超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法，针对浅覆土箱涵结构大角度斜交下穿高速公路时可能造成的路面沉降问题，本发明通过提前设置沉降自补偿结构，有效地将地表沉降定量化、规范化、可控化，其施工简便，实施效果对施工水平的依赖小，能有效控制箱涵上覆地表的沉降，减小箱涵顶推下穿施工过程中对上覆被交道路的影响，以保证上覆被交道路的结构安全和行车通畅。
附图说明
[0047]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0048]
图1为本发明一个实施例中的整体结构的施工流程图；
[0049]
图2为本发明一个实施例中的顶推施工时的流程图；
[0050]
图3为本发明一个实施例中的整体结构的应用场景的平面示意图；
[0051]
图4为本发明一个实施例中的顶推箱涵施工入土时的平面示意图；
[0052]
图5为本发明一个实施例中的沉降自补偿结构的立面示意图；
[0053]
图6为图5的横截面示意图；
[0054]
图7为本发明一个实施例中的顶推施工时的平面示意图。
[0055]
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
[0056]
附图标号说明：
[0057]
10、顶推箱涵；110、回填土体；111、端面凸出部；120、沉降自补偿结构；121、地表纵向沉降曲线；122、理论沉降补偿曲线；130、纵向出土区域；140、中继间；150、第一顶推机构；160、第二顶推机构；161、顶柱；162、顶块；170、后背墙；181、门框梁基础桩；182、门框梁；183、边坡防护桩；184、压顶梁；185、八字墙。
具体实施方式
[0058]
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0059]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0060]
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0061]
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
[0062]
请参阅附图1-7，首先，需要注意的是，本技术的纵向是指目标通道的长度方向，横向是指垂直于纵向的目标通道的宽度方向。本发明提供的一实施例中的一种超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法，包括步骤：
[0063]
s1，根据目标通道和高速公路的交叉角度确定顶推箱涵10的顶推面的倾斜角度；其中，所述顶推箱涵10沿水平方向的截面呈平行四边形，所述倾斜角度为所述顶推箱涵10的顶推面与所述目标通道的延伸方向之间的夹角。
[0064]
需要说明的是，当目标通道和高速公路的交叉角度为0
°
时，此时目标隧道和高速公路的延伸方向一致；当目标通道和高速公路的交叉角度为90
°
时，此时目标隧道和高速公路垂直，箱涵无需设置呈斜涵形式；通常当目标通道和高速公路的交叉角度为45
°
时，属于极限交叉角度，若将箱涵设计成45
°
斜涵的形式沿目标隧道的轴线顶进，会导致箱涵结构计算跨度增大，此时配筋计算无法满足设计要求，因此需改变顶推箱涵10的顶推面的倾斜角度，通过增大所述顶推箱涵10的顶推面的倾斜角度，以减小计算跨径，所述顶推箱涵10的顶
推面的倾斜角度的倾斜角度在45
°
～90
°
内，其越接近90
°
，计算跨径越小，受力越安全，但角度越接近90
°
时箱涵的整体结构变大，导致造价提升，因此为尽可能平衡安全性和经济性，通过建模-受力分析-配筋计算后发现，所述顶推箱涵10的顶推面的倾斜角度为60
°
时，能满足配筋要求，且造价相对于其他倾斜角度较低，因此，在本技术一较优的实施例中，可将所述顶推箱涵10的顶推面的倾斜角度设置为60
°
，本领域技术人员可以根据不同的目标通道和高速公路的交叉角度的实际情况进行设定。
[0065]
s2，根据所述顶推箱涵10的顶推面对所述目标通道的进口端面以及所述目标通道的出口端面回填土体110，以保证顶推箱涵10始终吃土顶进；其中，所述回填土体110与所述顶推面形状相匹配；
[0066]
需要注意的是，由于为了满足配筋计算和受力安全，所述顶推箱涵10的顶推面的倾斜角度大于目标通道和高速公路的交叉角度，则会出现顶推箱涵10的顶推面在顶进时仅有一侧先入土，而另一侧还未入土，因此为避免两侧出现土压力不平衡导致结构变形的情况，需根据所述顶推箱涵10的顶推面对所述目标通道的进口端面以及所述目标通道的出口端面回填土体110，所述回填土体110可采用分层填筑，压实度不小于92％，以保证顶推箱涵10始终吃土顶进，故所述回填土体110与所述顶推面形状相匹配，即回填土体110的靠近第1节顶推箱涵10的一侧的倾斜角度与所述顶推箱涵10的顶推面的倾斜角度一致。
[0067]
s3，开挖工作坑并施作纵向滑板和横向后背墙170；其中，所述工作坑布设于被交道路的侧，所述横向后背墙170固定于所述箱涵顶推路面远离所述目标通道的进口端面的一端，所述纵向滑板铺设于所述箱涵顶推路面上并设置于所述横向后背墙170与所述目标通道的进口端面之间；
[0068]
s4，在所述工作坑中分节预制多个所述顶推箱涵10；其中，所述顶推箱涵10沿所述纵向滑板的延伸方向可滑动设置。
[0069]
值得说明的是，所述工作坑用于分节预制所述顶推箱涵10，以及施作纵向滑板、横向后背墙170等，其布设于被交道路的一侧；所述横向后背墙170用于作为顶推机构的支撑后座结构，以满足顶推时的抗力要求，因此所述横向后背墙固定于所述箱涵顶推路面远离所述目标通道的进口端面的一端，从而箱涵位于所述后背墙170与所述目标通道的进口端面之间进行顶推施工；所述纵向滑板用于作为所述顶推箱涵10顶推时的滑道，以减少顶推时与地面的摩擦力，因此所述纵向滑板铺设于所述箱涵顶推路面上并设置于所述横向后背墙170与所述目标通道的进口端面之间，而所述顶推箱涵10沿所述纵向滑板的延伸方向可滑动设置于所述纵向滑板上。
[0070]
s5，确定顶进箱涵施工造成的地表纵向沉降量，根据所述地表纵向沉降量施作与所述地表纵向沉降量相匹配的沉降自补偿结构120，以保证被交道路的结构安全；其中，所述沉降自补偿结构120设置于所述顶推箱涵10的顶面；
[0071]
s6，将多个所述顶推箱涵10沿隧道延伸方向依次顶推，以完成目标通道的施工。
[0072]
需要说明的是，由于顶推施工时造成的地层扰动、掌子面压力控制不当、地层损失等原因，可能导致顶推箱涵10施工时上部高速公路路面的沉降，影响上部高速公路的结构及行车安全，而现有技术通常通过控制推进速度和推力、保证箱涵定位精准、采用超前锚杆和注浆、掌子面分腔室开挖、预留核心土等以保证掌子面的压力平衡，但这些方法通常取决于施工队的施工经验和水平，不确定性较大，沉降控制效果难以把控，因此需要设置沉降自
补偿结构120以将沉降控制定量化、规范化、可控化，并将所述沉降自补偿结构120设置于所述顶推箱涵10的顶面。
[0073]
作为本发明一优选的实施方式，所述步骤s5中“确定顶进箱涵施工造成的地表纵向沉降量”具体包括如下步骤：
[0074]
s51，根据公式
[0075][0076]
得到所述目标通道上方的地层三维沉降值s(x,y,z)；
[0077]
其中，x为地表任一点距离隧道中心的水平横向距离，y为隧道掌子面处距离掌子面中心的水平纵向距离，z0为地表下方与隧道顶面的竖向距离，a为土质类型的参数，η为掌子面地表位移释放率，k为地表纵向沉降最大斜率，s
max
为所述目标通道上方的地表最大沉降值；
[0078]
其中，所述地表最大沉降值s
max
通过如下步骤得到：
[0079]
s511，根据公式
[0080][0081]
得到所述地表最大沉降值s
max
；其中，i为地表沉降槽宽度，v
l
为土体损失率，d为隧道开挖直径。
[0082]
作为本发明一较优的实施方式，所述步骤s511中的所述地表沉降槽宽度i具体通过如下公式获得：
[0083]
i＝kh
[0084]
其中，k为地表沉降槽宽度参数，h为隧道埋深；
[0085]
值得注意的是，计算目标通道上方的地表三维沉降值s(x,y,z)需先计算出地表最大沉降值s
max
，所述地表最大沉降值s
max
的计算公式中，i为地表沉降槽宽度，i的计算公式中k为地表沉降槽宽度参数，k的取值取决于土性，可通过获取目标通道的基本土层特征再查询相关文献得到k的具体取值，而h为隧道埋深，如此可计算得出地表沉降槽宽度i。
[0086]
进一步地，所述地表最大沉降值s
max
的计算公式中，v
l
为土体损失率，土体损失率v
l
受工程地质和施工方法等因素影响，可通过查询相关文献或按各地经验取值，或者根据沉降实测数据反算得到，而d为隧道开挖直径，如此可通过公式计算得到地表最大沉降值s
max
。
[0087]
进一步地，在计算得出所述地表最大沉降值s
max
后，可代入至目标通道上方的地表三维沉降值s(x,y,z)的计算公式，其中a为土质类型的参数，η为掌子面地表位移释放率，k为地表纵向沉降最大斜率；土质类型的参数a、掌子面地表位移释放率η可根据土质类型查询相关文献得出，地表纵向沉降最大斜率k与隧道埋深、开挖尺寸及土质类型有关，可参考相关文献取值，或通过数值计算分析得出，或根据沉降实测数据反算得到，而x为地表任一点距离隧道中心的水平横向距离，y为隧道掌子面处距离掌子面中心的水平纵向距离，z0为地表下方与隧道顶面的竖向距离，以地表下方处掌子面的中心位置为基点建立三维坐标系，每一个实时位置的x、y、z0均不同，再代入至目标通道上方地层的三维沉降值s(x,y,z)
的计算公式中得出不同位置的地表沉降值。
[0088]
作为本发明一较佳的实施方式，所述步骤s5中的“根据所述地表纵向沉降量施作与所述地表纵向沉降量相匹配的沉降自补偿结构120”具体包括步骤：
[0089]
s521，根据地层三维沉降值s(x,y,z)和地表最大沉降值s
max
确定顶推施工所致地表纵向沉降曲线121；
[0090]
s522，根据所述地表纵向沉降曲线确定出理论沉降补偿曲线122；
[0091]
s523，根据所述理论沉降补偿曲线确定所述沉降自补偿结构120。
[0092]
值得说明的是，根据代入公式计算得出地表最大沉降值s
max
以及地层不同位置的三维沉降值s(x,y,z)，可得到由于顶推施工导致的地表纵向沉降曲线121，由于所述沉降自补偿结构120是为了填充所述地表纵向沉降曲线121，因此，将地表纵向沉降曲线121沿隧道轴线方向镜像，即可确定得到理论沉降补偿曲线122，再根据所述理论沉降补偿曲线确定所述沉降自补偿结构120，具体请参与附图5。
[0093]
作为本发明一优选的实施方式，所述步骤s523具体包括步骤：
[0094]
s5231，确定所述理论沉降补偿曲线122和顶推箱涵10的顶面围合的填料空间；
[0095]
s5232，根据所述理论沉降补偿曲线122取所述地表最大沉降值s
max
和所述理论沉降补偿曲线122的端值，将所述填料空间确定为楔形沉降补偿机构。
[0096]
其中，根据镜像后得出的所述理论沉降补偿曲线122和顶推箱涵10的顶面围合得出需要进行填料施工的填料空间，由于曲面施工较为麻烦，故为便于工程应用，将所述填料空间简化为楔形沉降补偿机构，如此可在不影响沉降补偿效果的情况下便于施工，具体请参与附图5。
[0097]
进一步地，每个所述顶推箱涵10的底板上预留有用于运输渣土的纵向出土区域130，相邻两个所述顶推箱涵10的纵向出土区域130对应布设。需要说明的是，由于顶推时通常是采用“吃土顶进”的方式施工，因此在掌子面挖土及顶推共同实施的同时，需要布设所述纵向出土区域130以用于运输渣土，每个所述顶推箱涵10的底板上均预留有用于运输渣土的纵向出土区域130，所述纵向出土区域130可采用敷设钢板或者填土的方式形成，其可沿着所述顶推隧道的中轴线布置，可结合渣土运输车、人员进出及施工要求等因素综合确定所述纵向出土区域130的宽度；为便于运输，相邻两个所述顶推箱涵10的纵向出土区域130对应布设，此处对应布设是指相邻两个所述顶推箱涵10的纵向出土区域130的尺寸一致，且同轴心线布设，以便于渣土运输车、运输设备等来回运输，其中，第一顶推机构150和第二顶推机构160均与纵向出土区域130在隧道横向上错开设置，使得渣土运输通道与千斤顶等传力装置分离，两者互不干扰，从而方便顶进设备的调节，保证顶进施工的精度和效率。
[0098]
进一步地，相邻两节所述顶推箱涵10之间间隔预留有中继间140，所述顶推箱涵10的底板形成有用于供所述第一顶推机构150安装的端面凸出部111，所述端面凸出部111沿隧道横向呈阶梯状，所述第一顶推机构150沿隧道纵向延伸连接于相邻两个所述顶推箱涵10的端面凸出部111之间。需要注意的是，通常顶推设备是连接于箱涵的底板上，且顶推设备是沿隧道纵向延伸布设，若将顶推设备于倾斜面上则不便于安装，故为便于所述第一顶推机构150安装连接，所述顶推箱涵10的底板形成有端面凸出部111，所述端面凸出部111沿隧道横向呈阶梯状，如此使得所述第一顶推机构150沿隧道纵向延伸连接于相邻两个所述
顶推箱涵10的端面凸出部111之间，具体请参阅附图7。
[0099]
进一步地，所述步骤s6中的“将多个所述顶推箱涵10沿隧道延伸方向依次顶推”具体包括步骤：
[0100]
s61，在第1节顶推箱涵10和第2节顶推箱涵10之间安装第1个第一顶推机构150；在第i节顶推箱涵10和第i+1节顶推箱涵10之间安装第i个第一顶推机构150；其中，i≥2；在最后一节顶推箱涵10和所述后背墙170之间安装第二顶推机构160；
[0101]
s62，先启动第1个第一顶推机构150将第1节顶推箱涵10向前顶进一个循环进尺；再启动第i个第一顶推机构150将第i节顶推箱涵10向前顶进一个循环进尺；最后启动第二顶推机构160将最后一节顶推箱涵10向前顶进一个循环进尺。
[0102]
值得说明的是，所述第一顶推机构150和所述第二顶推机构160均沿隧道的纵向布设，以便于将所述顶推箱涵10沿隧道延伸方向(即顶推方向)顶推，所述第一顶推机构150用于作为相邻两个顶推箱涵10之间的顶推设备，所述第二顶推机构160用于作为所述后背墙170与最后一节顶推箱涵10之间的顶推设备。
[0103]
其中，在对应安装好顶推机构准备进行顶推施工时，自顶推方向最前端的顶推箱涵10开始顶推，即先启动第1个第一顶推机构150并以第2节顶推箱涵10为支撑后座将第1节顶推箱涵10向前顶进一个循环进尺，此处第1个第一顶推机构150是布设于第1节顶推箱涵10和第2节顶推箱涵10之间的；再启动第2个第一顶推机构150并以第3节顶推箱涵10为支撑后座将第2节顶推箱涵10向前顶进一个循环进尺，此处第2个第一顶推机构150是布设于第2节顶推箱涵10和第3节顶推箱涵10之间；以此类推，然后启动第i个第一顶推机构150并以第i+1节顶推箱涵10为支撑后座将第i节顶推箱涵10向前顶进一个循环进尺，此处第i个第一顶推机构150是布设于第i节顶推箱涵10和第i+1节顶推箱涵10之间；需要说明的是，此处i为大于等于2的正整数，可根据实际需顶推的箱涵数量进行选择，其中i为相邻两节顶推箱涵10中沿顶推方向靠前的一节顶推箱涵10，i+1为相邻两节顶推箱涵10中沿顶推方向靠后的一节顶推箱涵10；最后启动第二顶推机构160并以后背墙170为支撑后座将最后一节顶推箱涵10向前顶进一个循环进尺，此处第二顶推机构160布设于后背墙170与最后一节顶推箱涵10之间，最后一节顶推箱涵10是指沿顶推方向的最末节顶推箱涵10。
[0104]
s63，根据目标通道的长度确定顶进长度；
[0105]
s64，根据所述顶进长度和循环进尺确定循环次数n；
[0106]
s64，将步骤s62循环n次，以完成目标通道的主洞施作。
[0107]
值得注意的是，从第1节顶推箱涵10向前顶推1次并至最后1节顶推箱涵10向前顶推1次为1次顶推，根据目标通道的长度确定顶进长度后以确定所需要的顶推次数n，将步骤s62循环n次后，以完成目标通道的主洞施作。
[0108]
值得一提的是，所述第一顶推机构150和所述第二顶推机构160通常采用千斤顶作为顶推设备，而在每循环一次顶进施工时，由于千斤顶的顶推行程有限，在最后一节顶推箱涵10逐渐远离所述后背墙170的同时用作所述第二顶推机构160的千斤顶无法延长，因此，需在所述第二顶推机构160的千斤顶和最后一节顶推箱涵10之间增设顶柱161，顶柱161沿纵向依次延伸布设，以用于延长顶推行程，进一步地，当顶推行程无需一根顶柱161长度的距离时，可采取顶块162代替顶柱161，通常一根顶柱161的长度为3～4个顶块162的长度，具体可根据实际顶推时的现况进行设定，具体请参阅附图7。
[0109]
进一步地，所述步骤s3和步骤s4之间还包括步骤：
[0110]
s31，施作用于提高被交道路护坡稳定性的护坡防护结构；其中，所述护坡防护结构衔接于所述隧道洞口的进口端及出口端处。需要说明的是，为防止在顶推施工前被交高速公路两侧的边坡发生滑坡、倒塌等安全事故，需在预制顶推前先施作用于提高被交道路护坡稳定性的护坡防护结构，通常包括门框梁基础桩181、门框梁182、边坡防护桩183、压顶梁184、抗滑地梁(图未示出)等护坡防护结构，在顶推完成后，还可在箱涵的进出端施作八字墙185以进一步作为隧道箱涵两端洞口处的边坡防护，上述边坡防护结构均为本领域技术人员在隧道施工时所熟知的内容，因此此处不作详细赘述，具体可参阅附图3。
[0111]
进一步地，所述步骤s4和步骤s5之间还包括步骤：
[0112]
s41，焊接钢盾构并施工钢网格；其中，所述钢盾构固定于所述第1节箱涵靠近隧道洞口的一侧。值得一提的是，所述钢盾构(图未示出)用于在所述顶推箱涵10顶进时吃土，以保护所述顶推箱涵的吃土面在顶推时受到损坏，因此，所述钢盾构通常可固定于所述第1节箱涵靠近隧道洞口的一侧，及第1节顶推箱涵10的吃土端。
[0113]
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法，其特征在于，包括步骤：s1，根据目标通道和所述高速公路的交叉角度确定顶推箱涵的顶推面的倾斜角度；其中，所述顶推箱涵沿水平方向的截面呈平行四边形，所述倾斜角度为所述顶推箱涵的顶推面与所述目标通道的延伸方向之间的夹角；s2，根据所述顶推箱涵的顶推面对所述目标通道的进口端面以及所述目标通道的出口端面回填土体，以保证所述顶推箱涵吃土顶进；其中，所述回填土体与所述顶推面形状相匹配；s3，开挖工作坑并施作纵向滑板和横向后背墙；其中，所述工作坑布设于被交道路的一侧，所述横向后背墙固定于所述箱涵顶推路面远离所述目标通道的进口端面的一端，所述纵向滑板铺设于所述箱涵顶推路面上并设置于所述横向后背墙与所述目标通道的进口端面之间；s4，在所述工作坑中分节预制多个所述顶推箱涵；其中，所述顶推箱涵沿所述纵向滑板的延伸方向可滑动设置；s5，确定顶进箱涵施工造成的地表纵向沉降量，根据所述地表纵向沉降量施作与所述地表纵向沉降量相匹配的沉降自补偿结构，以保证被交道路的结构安全；其中，所述沉降自补偿结构设置于所述顶推箱涵的顶面；s6，将多个所述顶推箱涵沿隧道延伸方向依次顶推，以完成目标通道的施工。2.根据权利要求1所述的超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法，其特征在于，所述步骤s5中“确定顶进箱涵施工造成的地表纵向沉降量”具体包括如下步骤：s51，根据公式得到所述目标通道上方地层的三维沉降值s(x,y,z)；其中，x为地表任一点距离隧道中心的水平横向距离，y为隧道掌子面处距离掌子面中心的水平纵向距离，z0为地表下方与隧道顶面的竖向距离，a为土质类型的参数，η为掌子面地表位移释放率，k为地表纵向沉降最大斜率，s
max
为所述目标通道上方的地表最大沉降值；其中，所述地表最大沉降值s
max
通过如下步骤得到：s511，根据公式得到所述地表最大沉降值s
max
；其中，i为地表沉降槽宽度，v
l
为土体损失率，d为隧道开挖直径。3.根据权利要求2所述的超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法，其特征在于，所述步骤s511中的所述地表沉降槽宽度i具体通过如下公式获得：i＝kh其中，k为地表沉降槽宽度参数，h为隧道埋深。4.根据权利要求2所述的超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法，其特征在
于，所述步骤s5中的“根据所述地表纵向沉降量施作与所述地表纵向沉降量相匹配的沉降自补偿结构”具体包括步骤：s521，根据地层三维沉降s(x,y,z)确定顶推施工所致地表纵向沉降曲线；s522，根据所述地表纵向沉降曲线确定出理论沉降补偿曲线；s523，根据所述理论沉降补偿曲线确定所述沉降自补偿结构。5.根据权利要求4所述的超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法，其特征在于，所述步骤s523具体包括步骤：s5231，确定所述理论沉降补偿曲线和顶推箱涵的顶面围合的填料空间；s5232，根据所述理论沉降补偿曲线取所述地表最大沉降值s
max
和所述理论沉降补偿曲线的端值，将所述填料空间确定为楔形沉降补偿机构。6.根据权利要求1所述的超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法，其特征在于，每个所述顶推箱涵的底板上预留有用于运输渣土的纵向出土区域，相邻两个所述顶推箱涵的纵向出土区域对应布设。7.根据权利要求6所述的超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法，其特征在于，相邻两节所述顶推箱涵之间间隔预留有中继间，所述顶推箱涵的底板形成有用于供第一顶推机构安装的端面凸出部，所述端面凸出部沿隧道横向呈阶梯状，所述第一顶推机构沿隧道纵向延伸连接于相邻两个所述顶推箱涵的端面凸出部之间。8.根据权利要求7所述的超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法，其特征在于，所述步骤s6中的“将多个所述顶推箱涵沿隧道延伸方向依次顶推”具体包括步骤：s61，在第1节顶推箱涵和第2节顶推箱涵之间安装第1个第一顶推机构；在第i节顶推箱涵和第i+1节顶推箱涵之间安装第i个第一顶推机构；其中，i≥2；在最后一节顶推箱涵和所述后背墙之间安装第二顶推机构；s62，先启动第1个第一顶推机构将第1节顶推箱涵向前顶进一个循环进尺；再启动第i个第一顶推机构将第i节顶推箱涵向前顶进一个循环进尺；最后启动第二顶推机构将最后一节顶推箱涵向前顶进一个循环进尺；s63，根据目标通道的长度确定顶进长度；s64，根据所述顶进长度和循环进尺确定循环次数n；s64，将步骤s62循环n次，以完成目标通道的主洞施作。9.根据权利要求1所述的超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法，其特征在于，所述步骤s3和步骤s4之间还包括步骤：s31，施作用于提高被交道路护坡稳定性的护坡防护结构；其中，所述护坡防护结构衔接于所述隧道洞口的进口端及出口端处。10.根据权利要求8所述的超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法，其特征在于，所述步骤s4和步骤s5之间还包括步骤：s41，焊接钢盾构并施工钢网格；其中，所述钢盾构固定于所述第1节箱涵靠近隧道洞口的一侧。

技术总结
本发明提供一种超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法，针对浅覆土箱涵结构大角度斜交下穿高速公路时可能造成的路面沉降问题，本发明通过提前设置沉降自补偿结构，有效地将地表沉降定量化、规范化、可控化，其施工简便，实施效果对施工水平的依赖小，能有效控制箱涵上覆地表的沉降，减小箱涵顶推下穿施工过程中对上覆被交道路的影响，以保证上覆被交道路的结构安全和行车通畅。道路的结构安全和行车通畅。道路的结构安全和行车通畅。


技术研发人员：陈兆 张兆远 王海林 张鑫 杨雄 蒋胜波 史晓琼 蒋源 万志文 孙玉龙 胡小勤 刘舒 张果 谭师好 汪敬 刘羿辰
受保护的技术使用者：湖南省交通规划勘察设计院有限公司
技术研发日：2023.05.09
技术公布日：2023/7/27