管幕法施工技術

1、 1l隧道工程中的輔助工法隧道工程中的輔助工法l管幕工法概述管幕工法概述l管幕工法設計概要管幕工法設計概要l管幕工法施工管幕工法施工l管幕箱涵施工方法管幕箱涵施工方法l工程實例工程實例2隧道工程中的輔助工法隧道工程中的輔助工法l目的：形成超前的預支護體系；l作用：維持掌子面穩(wěn)定、控制地層變形、預防坍塌冒頂事故；l意義：直接關系到隧道的安全和經(jīng)濟效益；l種類：插板法、小導管超前注漿法、淺層地表錨桿注漿加固法、水平旋噴或攪拌法、冷凍法、管棚法、管幕法等。掌子面掌子面掘進方向掘進方向3插板法插板法4小導管超前注漿法小導管超前注漿法掘進方向直徑直徑3260mm長度長度34m外插角外插角5305淺層地表

2、超前錨桿注漿加固法淺層地表超前錨桿注漿加固法砂漿錨桿6水平旋噴或水平攪拌法水平旋噴或水平攪拌法7冷凍法冷凍法8管棚法管棚法管棚鋼管鋼拱架9管幕法管幕法10管幕工法概述管幕工法概述l利用小口徑頂管設備建造大斷面地下空間；l原理與管棚工法近似，屬于大剛度管棚；l起源于日本，主要用于下穿工程。11管幕工法的特點管幕工法的特點l無需進行道路改建；l不影響地面的正常交通；l無需進行管線改接；l不抽取地下水；l無需加固房屋地基和樁基；l管幕鋼管鎖口注漿后可有效的防止?jié)B漏水；l鋼管鋪設精度要求高；l工程投入大，單位延米造價高。12管幕工法的適用范圍管幕工法的適用范圍13管棚支護的力學機理管棚支護的力學機理棚

3、架原理14管幕支護的力學機理管幕支護的力學機理簡支梁15管幕的設計概要管幕的設計概要l設計內容鋼管配置管幕內支撐布置開挖順序開挖面穩(wěn)定性評價地表沉降分析與控制土體加固設計l控制指標：管幕的容許變形量=5mm16管幕的形狀管幕的形狀17扇形扇形半圓形半圓形18鋼管配置鋼管配置l工況一工況一l工況二工況二19常用鋼管鎖口接頭形式常用鋼管鎖口接頭形式公接榫公接榫母接榫母接榫20管幕內支撐布置管幕內支撐布置管幕管幕角撐角撐垂直垂直支撐支撐圍檁圍檁21管幕工法施工管幕工法施工l兩大部分鋼管幕施工管幕保護下地下結構施工l施工難點管幕頂進精度控制管幕施作時的地表變形控制22管幕工法步驟管幕工法步驟1.構筑頂

4、管工作井和接收井；2.鋼管頂進，鋼管之間用鎖口搭接，鋼管鎖口處涂刷止水潤滑劑；3.鋼管接頭處注入止水劑；4.在鋼管內注漿或注入混凝土；5.在管幕內開挖，邊開挖邊支撐；6.逐段構筑內部結構，并逐步拆除管幕內支撐，最終形成完整的地下通道。23管幕鋼管鋪設方法管幕鋼管鋪設方法l定（導）向鉆進法 (Directional Drilling)l水平螺旋鉆進法 (Horizontal Auger Boring)l夯管施工法 (Impact Ramming)l頂管法 (Pipe Jacking)l微型頂管法 / 微型隧道施工法 (Micro Tunneling)24定（導）向鉆進法定（導）向鉆進法25定向鉆

5、進鋪管流程定向鉆進鋪管流程26導向孔施工導向孔施工鉆頭大小較大中等較小孔內動力鉆具土質 淤泥質黏土 較干燥的軟黏土、粗砂等硬黏土、致密砂等巖層鉆頭構造鉆頭構造27擴孔鉆頭與擴孔施工擴孔鉆頭與擴孔施工翼狀翼狀 / 碎石土碎石土凹槽狀凹槽狀 / 砂土砂土桿狀桿狀 / 黏性土黏性土牙輪式牙輪式 / 硬巖硬巖螺旋形螺旋形 / 碎石土碎石土擴孔時的鉆具組合擴孔時的鉆具組合 最常最常用用28鉆進液鉆進液29水平螺旋鉆進法水平螺旋鉆進法30夯管施工法夯管施工法管徑/mm250350800 80012001200150015002000厚度/mm6912162031頂管法概述頂管法概述弧形頂鐵環(huán)形頂鐵32工作

6、管或掘進機工作管或掘進機l手掘式頂管l擠壓式頂管l氣壓平衡式掘進機l泥水平衡式掘進機l土壓平衡式掘進機敞開式掘進敞開式掘進33手掘式頂管手掘式頂管34擠壓式頂管擠壓式頂管土土管管35泥水平衡式頂管的原理泥水平衡式頂管的原理砂砂砂砂砂砂泥水泥水泥水泥水泥水泥水水水水水水水砂砂砂砂砂砂36兩種平衡方式兩種平衡方式單一泥水平衡式單一泥水平衡式機械平衡式機械平衡式37直徑直徑800mm直徑直徑1650mm泥水平衡頂管掘進機泥水平衡頂管掘進機泥水倉38氣壓式泥水平衡掘進機氣壓式泥水平衡掘進機39泥水平衡式頂管的特點泥水平衡式頂管的特點l適用范圍廣；l掘進引起的地面沉降小；l適于長距離作業(yè)；l作業(yè)環(huán)境好、

7、速度快。l成本較高（棄土、場地、設備）；l泥水處理量大；l覆土很薄或滲透系數(shù)特別大時易受阻。40土壓平衡式頂管土壓平衡式頂管土壓力表土壓力表刀盤刀盤泥土倉泥土倉螺旋輸送機螺旋輸送機主軸主軸41土壓平衡式頂管的特點土壓平衡式頂管的特點l適用土質范圍廣l地面變形小l覆土厚度可以很小l棄土處理方便l操作方便、安全，作業(yè)環(huán)境好l砂、礫石層中需進行渣土改良42頂管法頂管法施工流程施工流程43頂管工作井及其布置頂管工作井及其布置后座墻后座墻頂鐵頂鐵止水洞圈止水洞圈導軌導軌主頂油缸主頂油缸后靠背后靠背測量裝置測量裝置鋼管鋼管44頂管進出洞技術頂管進出洞技術l洞口土體加固l封門l洞口止水圈45洞口土體加固洞口

8、土體加固黏性土洞口穩(wěn)定性分析黏性土洞口穩(wěn)定性分析加固區(qū)加固區(qū)46兩種常用封門形式兩種常用封門形式砌塊式封門砌塊式封門鋼板樁封門鋼板樁封門47洞口止水圈洞口止水圈48頂管姿態(tài)控制與糾偏頂管姿態(tài)控制與糾偏l導向系統(tǒng)l測量系統(tǒng)l糾偏系統(tǒng)l對機頭偏轉差的針對性措施海瑞克海瑞克ELS激光導向糾偏系統(tǒng)激光導向糾偏系統(tǒng)伊勢機伊勢機RSG反射誘導糾偏系統(tǒng)反射誘導糾偏系統(tǒng)4950注漿減阻技術注漿減阻技術注漿孔注漿孔51頂進過程中的沉降控制措施頂進過程中的沉降控制措施l嚴格控制頂進的施工參數(shù)l選擇合適的建筑空隙l嚴格控制糾偏量l確保漿液壓注質量l保證鋼管鎖口和洞口處的密封l必要的地面跟蹤注漿52微型隧道施工法微型

9、隧道施工法分 類特 點先導式先頂進先導管形成先導孔，隨后擴大先導孔，同時頂進保護套管或永久管道螺旋式用切削鉆頭鉆進成孔，并由螺旋鉆桿排出鉆屑，同時頂進保護套管或永久管道泥水式用切削鉆頭鉆進成孔，利用循環(huán)漿液排出鉆屑，同時頂進保護套管或永久管道。鉆進時，用水壓、漿壓或機械壓力來平衡工作面壓力，維持工作面穩(wěn)定53先導式微型隧道施工法先導式微型隧道施工法先導頭結構先導頭結構54螺旋式微型隧道施工法螺旋式微型隧道施工法55泥水式微型隧道施工法泥水式微型隧道施工法56鋼管幕頂進順序鋼管幕頂進順序l以橫斷面中軸線為基準對稱進行l(wèi)由下往上57管幕頂進后的處理措施管幕頂進后的處理措施l置換觸變泥漿（或管外回填

10、注漿）l鋼管鎖口止水處理l鋼管混凝土填充l鋼管端部與工作井的連接58沉降監(jiān)測沉降監(jiān)測l在管幕上方及周邊的道路、重要建筑物及臨近隧道埋設監(jiān)測點；l施工前進行初始數(shù)據(jù)采集；l對于頂管施工中已經(jīng)穿越或即將穿越，以及沉降變化量大的點，應適當加密監(jiān)測頻率；l注漿時應跟蹤監(jiān)測；l當監(jiān)測值超過報警值時應立即采取相應措施。59管幕保護下地下結構施工管幕保護下地下結構施工l開挖方案開挖方案開挖方法：全斷面法、臺階法、中隔墻法等。l箱涵頂進方案箱涵頂進方案邊挖邊挖邊撐邊撐加加固固施作施作內襯內襯拆拆撐撐完完成成60管幕箱涵施工方法管幕箱涵施工方法l推進方案（RBJ工法）l牽引方案（FJ工法）l推拉結合方案（ESA

11、工法）61RBJ工法工法后背墻后背墻千斤頂千斤頂工具頭工具頭62網(wǎng)格工具頭網(wǎng)格工具頭63中繼間及其防水措施中繼間及其防水措施64FJ工法工法65ESA工法工法66管幕工法實例管幕工法實例l廈門市高崎互通連接線下穿既有鐵路l上海市中環(huán)線北虹路下立交工程l臺北市復興北路穿越機場地下道工程67高崎互通連接線下穿既有鐵路高崎互通連接線下穿既有鐵路廈門杏林大橋主體工程C標段隧道開挖平面布置圖鷹廈鐵路鷹廈鐵路高崎互通線高崎互通線鐵路穿越段鐵路穿越段嘉禾路嘉禾路公路穿越段公路穿越段68主要施工技術主要施工技術l線路加固l管幕超前支護l分部開挖69管幕管幕70鋼管鋪設方法鋼管鋪設方法l水平定向鉆進法夯管法鉆導

12、向孔鉆導向孔71擴孔鉆頭擴孔鉆頭施工中的管幕施工中的管幕C型鋼鎖口型鋼鎖口72分部開挖分部開挖299鋼管鎖腳錨管道中隧線下穿鐵路施工步驟42超前注漿小導管l=3.5m，間距0.3m2m一環(huán)網(wǎng)格間距20cm*20cm噴C25砼，厚25cm8鋼筋網(wǎng)：單層設置，L=3.0mI25a豎撐I20a橫撐 二次模筑砼防水層一次模筑砼8雙層鋼筋網(wǎng)15cm*15cmI25a型鋼鋼架噴射C25砼厚35cm299管幕網(wǎng)格間距20cm*20cm噴C25砼，厚30cm8鋼筋網(wǎng)：雙層設置，73上海市中環(huán)線北虹路下立交工程上海市中環(huán)線北虹路下立交工程施工平面布置圖施工平面布置圖74工程概況工程概況l管幕和箱涵位于1灰色淤泥

13、質粉質粘土和灰色淤泥質粘土層，為飽和軟土。含水量大、承載力低、滲透系數(shù)小。l管幕頂部覆土層厚度：4.5m5.0m。75l南北二座工作井的尺寸：lLBH24.6m41m17m，l工作井采用地下連續(xù)墻法施工墻厚B0.8m，入土深度H=31m。l南北二座工作井的出洞段土體加固范圍：LBH8m38m18m；加固強度：qu=0.8Mpa。76l鋼管幕：80 根97010 帶鎖口的鋼管，形成口字形管幕。鎖口材料為角鋼1008010，管幕段長度126m。l箱涵：矩形雙孔鋼筋混凝土結構，為雙向八車道。結構外包尺寸：34.2m7.85m，箱涵共分8節(jié)。77管幕施作方案管幕施作方案l8套泥水平衡頂管掘進機由北井向南井頂進基準基準管管78箱涵推進方案箱涵推進方案l由南北二座工作井同時向中間推進箱涵；l在箱涵推進前，先完成100 m以上暗埋段結構施工，并以此作為箱涵推進的后靠結構；l出洞段8m范圍先進行土體加固，以滿足破墻后的開挖面穩(wěn)定；l管幕內土體不加固，大網(wǎng)格內設小網(wǎng)格，以保持不同工況下的開挖面穩(wěn)定；l在每座工作井內設置80只2500kN千斤頂，采用液壓同步施工技術推進；l通過設置可靠的密封止水裝置