一級市政隧道預(yù)支護(hù)（課堂PPT）

1、12 3超前錨桿超前錨桿4 56789v小導(dǎo)管常與格柵鋼架共同組成支護(hù)系統(tǒng)。小導(dǎo)小導(dǎo)管常與格柵鋼架共同組成支護(hù)系統(tǒng)。小導(dǎo)管起雙重作用：一是起超前管棚作用，二是起管起雙重作用：一是起超前管棚作用，二是起注漿管的作用，通過注漿，加固軟弱圍巖。注漿管的作用，通過注漿，加固軟弱圍巖。v漿液擴(kuò)散半徑的確定：擴(kuò)散半徑不是漿液在地漿液擴(kuò)散半徑的確定：擴(kuò)散半徑不是漿液在地層中擴(kuò)散的最遠(yuǎn)距離，而是指漿液能符合設(shè)計層中擴(kuò)散的最遠(yuǎn)距離，而是指漿液能符合設(shè)計要求的擴(kuò)散距離?？紤]到注漿擴(kuò)散范圍相互重要求的擴(kuò)散距離?？紤]到注漿擴(kuò)散范圍相互重疊的情況，可按下式計算：疊的情況，可按下式計算：R=(0.60.7)L0 ，其，其

2、中中L0為導(dǎo)管中心間距為導(dǎo)管中心間距(m)。(1)(1)基本原理及注漿范圍基本原理及注漿范圍10v注漿量確定：先計算出單孔注漿量，然后乘以注漿量確定：先計算出單孔注漿量，然后乘以注漿管數(shù)即可得：注漿管數(shù)即可得：式中，式中，QQ注漿量注漿量(m3)(m3)； NN注漿管數(shù)量注漿管數(shù)量( (個個) )； RR漿液擴(kuò)散半徑漿液擴(kuò)散半徑(m)(m)；LL注漿長度注漿長度(m)(m)； nn圍巖孔隙率圍巖孔隙率(%)(%)； 漿液充填系數(shù)，一般取漿液充填系數(shù)，一般取0.70.70.90.9； 注漿材料損耗系數(shù)，常取注漿材料損耗系數(shù)，常取0.10.1左右。左右。11v斷層破碎帶及砂卵石地層，當(dāng)裂隙寬度（或

3、粒斷層破碎帶及砂卵石地層，當(dāng)裂隙寬度（或粒徑）大于徑）大于mmmm或滲透系數(shù)大于或滲透系數(shù)大于5 510-4m/s10-4m/s時，時，應(yīng)采用料源廣且價格便宜的注漿材料。一般對應(yīng)采用料源廣且價格便宜的注漿材料。一般對于無水的松散地層，宜優(yōu)先選用于無水的松散地層，宜優(yōu)先選用單液水泥漿單液水泥漿；對于有水的強(qiáng)滲透地層，則宜選用對于有水的強(qiáng)滲透地層，則宜選用水泥水玻水泥水玻璃雙漿液璃雙漿液，以控制注漿范圍。，以控制注漿范圍。v細(xì)、粉砂層、斷層帶，當(dāng)裂隙寬度細(xì)、粉砂層、斷層帶，當(dāng)裂隙寬度( (或粒徑或粒徑) )小小于于1mm1mm，或滲透系數(shù)，或滲透系數(shù)k10-k10-m/sm/s時，注漿材料時，注漿

4、材料宜優(yōu)先選用宜優(yōu)先選用水玻璃類水玻璃類和和木胺類木胺類或或超細(xì)水泥超細(xì)水泥漿液。漿液。12礫石 砂粒 系別 漿液類別 大 中 小 粗 中 細(xì) 粉粒 粘粒 單液水泥類 水泥粘土類 水泥-水玻璃類 水玻璃類 粘土類 無機(jī)系 超細(xì)水泥類 丙烯酰胺類 木質(zhì)素類 脲醛樹脂類 聚氨脂類 糠醛樹脂類 有機(jī)系 改性環(huán)氧樹脂類 粒徑/mm 10 4 2 0.5 0.25 0.05 0.005 滲透系數(shù)/cms-1 10-1 10-2 10-3 10-4 10-6 各種漿材的適用范圍各種漿材的適用范圍 13v采用水泥漿液時，水灰比可采用采用水泥漿液時，水灰比可采用0.5:11:1，需縮短凝結(jié)時間，則可加入氯鹽、

5、三乙醇胺需縮短凝結(jié)時間，則可加入氯鹽、三乙醇胺速凝劑。速凝劑。v采用水泥水玻璃漿液時，水泥漿的水灰比采用水泥水玻璃漿液時，水泥漿的水灰比可用可用0.5:11:1；水玻璃濃度為；水玻璃濃度為2540Be，水，水泥漿與水玻璃的體積比宜為泥漿與水玻璃的體積比宜為1:11:0.3。14v孔口最高壓力應(yīng)嚴(yán)格控制在允許范圍內(nèi)，以防壓孔口最高壓力應(yīng)嚴(yán)格控制在允許范圍內(nèi)，以防壓裂開挖面，注漿壓力一般為裂開挖面，注漿壓力一般為0.51.0MPa，止?jié){塞，止?jié){塞應(yīng)能經(jīng)受注漿壓力。注漿壓力與地層條件及注漿應(yīng)能經(jīng)受注漿壓力。注漿壓力與地層條件及注漿范圍要求有關(guān)，一般要求單管注漿能擴(kuò)散到管周范圍要求有關(guān)，一般要求單管注

6、漿能擴(kuò)散到管周0.51.0m的半徑范圍內(nèi)。的半徑范圍內(nèi)。v要控制注漿量，即每根導(dǎo)管內(nèi)已達(dá)到規(guī)定注入量要控制注漿量，即每根導(dǎo)管內(nèi)已達(dá)到規(guī)定注入量時，就可結(jié)束；若孔口壓力已達(dá)到規(guī)定壓力值，時，就可結(jié)束；若孔口壓力已達(dá)到規(guī)定壓力值，但注入量仍不足，亦應(yīng)停止注漿。但注入量仍不足，亦應(yīng)停止注漿。15v注漿結(jié)束后，應(yīng)做一定數(shù)量的鉆孔檢查或用注漿結(jié)束后，應(yīng)做一定數(shù)量的鉆孔檢查或用聲波探測儀檢查注漿效果，如未達(dá)到要求，聲波探測儀檢查注漿效果，如未達(dá)到要求，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)注漿。應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)注漿。v注漿后應(yīng)視漿液種類，等待注漿后應(yīng)視漿液種類，等待4h (水泥水玻水泥水玻璃漿璃漿)8 h(水泥漿水泥漿)方可開挖，開挖長度應(yīng)按

7、方可開挖，開挖長度應(yīng)按設(shè)計循環(huán)進(jìn)尺的規(guī)定，以保留一定長度的止設(shè)計循環(huán)進(jìn)尺的規(guī)定，以保留一定長度的止?jié){墻。漿墻。16v超前小導(dǎo)管施工簡易，應(yīng)急速度快，比超前超前小導(dǎo)管施工簡易，應(yīng)急速度快，比超前錨桿支護(hù)能力大；錨桿支護(hù)能力大； v比管棚簡單易行、靈活、經(jīng)濟(jì)、施工速度快，比管棚簡單易行、靈活、經(jīng)濟(jì)、施工速度快，但支護(hù)能力較弱；但支護(hù)能力較弱； v格柵內(nèi)空間被噴射混凝土充填，其表面被覆格柵內(nèi)空間被噴射混凝土充填，其表面被覆蓋，所形成的初期支護(hù)具有較強(qiáng)的承載能力，蓋，所形成的初期支護(hù)具有較強(qiáng)的承載能力，并有一定的防水性能；并有一定的防水性能； v與圍巖緊密粘結(jié)，形成一個剛度較接近的共與圍巖緊密粘結(jié)，形

8、成一個剛度較接近的共同變形體，易形成有效的壓力拱，使隧道結(jié)同變形體，易形成有效的壓力拱，使隧道結(jié)構(gòu)受力條件趨于合理。構(gòu)受力條件趨于合理。 17v噴射注漿法，又稱旋噴法，分為垂直和水平噴射注漿法，又稱旋噴法，分為垂直和水平旋噴注漿兩種方法。水平旋噴注漿的施工原旋噴注漿兩種方法。水平旋噴注漿的施工原理類似于垂直旋噴注漿，只是一個為水平一理類似于垂直旋噴注漿，只是一個為水平一個為垂直。其施工方法為，首先使用旋噴注個為垂直。其施工方法為，首先使用旋噴注漿機(jī)，沿著隧道掌子面周邊的設(shè)計位置旋噴漿機(jī)，沿著隧道掌子面周邊的設(shè)計位置旋噴注漿形成旋噴柱體，通過固結(jié)體的相互咬合注漿形成旋噴柱體，通過固結(jié)體的相互咬合

9、形成預(yù)支護(hù)拱棚。形成預(yù)支護(hù)拱棚。18v一般每根旋噴體，首先通過水平鉆機(jī)成孔，鉆一般每根旋噴體，首先通過水平鉆機(jī)成孔，鉆到設(shè)計位置以后，隨著鉆桿的退出，用水泥漿到設(shè)計位置以后，隨著鉆桿的退出，用水泥漿或水泥水玻璃雙漿液旋噴注入鉆成的孔腔，或水泥水玻璃雙漿液旋噴注入鉆成的孔腔，通過高壓射流切割腔壁土體，被切割下的土體通過高壓射流切割腔壁土體，被切割下的土體與漿液攪拌混合、固結(jié)形成直徑與漿液攪拌混合、固結(jié)形成直徑600mm600mm左右的固左右的固結(jié)體，同時周圍地層受到壓縮和固結(jié)，其土體結(jié)體，同時周圍地層受到壓縮和固結(jié)，其土體的物理力學(xué)性能得到一定程度的改善。的物理力學(xué)性能得到一定程度的改善。19v

10、旋噴柱體沿隧道拱部形成環(huán)向咬合、縱向搭接的旋噴柱體沿隧道拱部形成環(huán)向咬合、縱向搭接的預(yù)支護(hù)拱棚，在松散不穩(wěn)定地層隧道中，可有效預(yù)支護(hù)拱棚，在松散不穩(wěn)定地層隧道中，可有效控制坍塌和地層變形。水平旋噴注漿樁的應(yīng)用在控制坍塌和地層變形。水平旋噴注漿樁的應(yīng)用在我國還不是很廣，旋噴樁抗彎性能不強(qiáng)，施工控我國還不是很廣，旋噴樁抗彎性能不強(qiáng)，施工控制的難度較大，特別是目前我國的水平旋噴鉆機(jī)制的難度較大，特別是目前我國的水平旋噴鉆機(jī)性能尚未過關(guān)，制約了水平旋噴預(yù)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)性能尚未過關(guān)，制約了水平旋噴預(yù)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。用和發(fā)展。v它主要適用于粘性土、砂類土、淤泥等地層它主要適用于粘性土、砂類土、淤泥等地

11、層20（a）意大利產(chǎn)重型水平選噴鉆機(jī) （b）1983年研制的輕型水平選噴鉆機(jī) （c）三一重工2008年產(chǎn)中型水平選噴鉆機(jī) 21v機(jī)械預(yù)切槽法首次應(yīng)用于機(jī)械預(yù)切槽法首次應(yīng)用于2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代法國巴年代法國巴黎快速軌道運(yùn)動系統(tǒng)的一個車站的建造工程中。黎快速軌道運(yùn)動系統(tǒng)的一個車站的建造工程中。它是利用專業(yè)的切槽機(jī)械，沿隧道外輪廓切割它是利用專業(yè)的切槽機(jī)械，沿隧道外輪廓切割一定深度的切槽。切槽方式有帶鋸式和排鉆式一定深度的切槽。切槽方式有帶鋸式和排鉆式兩種。在硬巖地層中，利用該切槽，作為爆破兩種。在硬巖地層中，利用該切槽，作為爆破振動的隔振層，主要起隔振或減振的目的。在振動的隔振層，主要起

12、隔振或減振的目的。在軟石或砂質(zhì)地層中，在切槽內(nèi)填筑混凝土，形軟石或砂質(zhì)地層中，在切槽內(nèi)填筑混凝土，形成預(yù)支護(hù)拱，提高隧道穩(wěn)定性。成預(yù)支護(hù)拱，提高隧道穩(wěn)定性。22v機(jī)械切槽預(yù)支護(hù)，在國外已有多次成功應(yīng)用的機(jī)械切槽預(yù)支護(hù)，在國外已有多次成功應(yīng)用的實(shí)例，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。在國內(nèi)，實(shí)例，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。在國內(nèi)，軟巖鋸式切槽機(jī)尚在研制當(dāng)中。軟巖鋸式切槽機(jī)尚在研制當(dāng)中。23v在安全穩(wěn)定的作業(yè)環(huán)境下，用挖掘機(jī)或臂式掘進(jìn)在安全穩(wěn)定的作業(yè)環(huán)境下，用挖掘機(jī)或臂式掘進(jìn)機(jī)開挖前作業(yè)面。自卸汽車或翻斗車可穿行于預(yù)機(jī)開挖前作業(yè)面。自卸汽車或翻斗車可穿行于預(yù)切槽機(jī)內(nèi)。切槽機(jī)內(nèi)。v必要時，作業(yè)面裝以玻璃

13、纖維錨桿，以穩(wěn)定作業(yè)必要時，作業(yè)面裝以玻璃纖維錨桿，以穩(wěn)定作業(yè)面。隨后在作業(yè)面上噴混凝土。面。隨后在作業(yè)面上噴混凝土。v緊隨其后，安裝隧道防水層，進(jìn)行二次襯砌。緊隨其后，安裝隧道防水層，進(jìn)行二次襯砌。v用預(yù)切槽鋸沿隧道外廓弧形拱深切一寬用預(yù)切槽鋸沿隧道外廓弧形拱深切一寬1530cm、長約長約5m的切槽。的切槽。v在切槽內(nèi)立即填充高強(qiáng)度噴射混凝土，形成長在切槽內(nèi)立即填充高強(qiáng)度噴射混凝土，形成長35m的整體連續(xù)拱，兩次連續(xù)拱的搭接長度為的整體連續(xù)拱，兩次連續(xù)拱的搭接長度為0.52.0m，視圍巖的不同而定。，視圍巖的不同而定。24可減輕在硬巖爆破時，振動的擴(kuò)展；可減輕在硬巖爆破時，振動的擴(kuò)展；在作在

14、作業(yè)面開挖前，快速建成一臨時的整體弧形拱，業(yè)面開挖前，快速建成一臨時的整體弧形拱，從而減小圍巖變形與地表沉陷；從而減小圍巖變形與地表沉陷；為人員和設(shè)為人員和設(shè)備提供清潔、安全的工作條件；備提供清潔、安全的工作條件；有利于作業(yè)有利于作業(yè)全過程的工業(yè)化及機(jī)械化，從而使進(jìn)度快速均全過程的工業(yè)化及機(jī)械化，從而使進(jìn)度快速均衡，適應(yīng)性增強(qiáng)，大大節(jié)約了成本。機(jī)械預(yù)切衡，適應(yīng)性增強(qiáng)，大大節(jié)約了成本。機(jī)械預(yù)切槽法在硬巖地層中應(yīng)用的最大弱點(diǎn)是推進(jìn)速度槽法在硬巖地層中應(yīng)用的最大弱點(diǎn)是推進(jìn)速度慢，較適合用于市區(qū)隧道工程、松散地層和大慢，較適合用于市區(qū)隧道工程、松散地層和大斷面隧道。斷面隧道。 25v大管棚大管棚(一般

15、管徑一般管徑70180mm，長度，長度1030m)是是指開挖掘進(jìn)前在隧道開挖工作面的上半斷面指開挖掘進(jìn)前在隧道開挖工作面的上半斷面(呈扇形呈扇形)或全部沿隧道斷面周邊間隔一定距離或全部沿隧道斷面周邊間隔一定距離用大型水平鉆機(jī)鉆孔，鋼管跟入或向孔內(nèi)壓入用大型水平鉆機(jī)鉆孔，鋼管跟入或向孔內(nèi)壓入鋼管而形成鋼管群體。為提高鋼管剛度常向管鋼管而形成鋼管群體。為提高鋼管剛度常向管內(nèi)灌注混凝土或鋼筋籠混凝土。由于一次施作內(nèi)灌注混凝土或鋼筋籠混凝土。由于一次施作距離大，支護(hù)剛度大，它能有效控制土質(zhì)圍巖距離大，支護(hù)剛度大，它能有效控制土質(zhì)圍巖的下沉松馳和坍塌，好地控制地表沉降量，在的下沉松馳和坍塌，好地控制地表

16、沉降量，在城市地鐵施工中廣泛應(yīng)用。城市地鐵施工中廣泛應(yīng)用。 262728v鋼管型號的選擇：鋼管型號的選擇：根據(jù)實(shí)際地層和技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素根據(jù)實(shí)際地層和技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素分析，土體凝聚力較高的粘性土，可選取分析，土體凝聚力較高的粘性土，可選取89mm89mm；一般土層在多數(shù)情況下選取一般土層在多數(shù)情況下選取108mm108mm型鋼管。型鋼管。v間距的選擇：間距的選擇：對于松散地層，鋼管間距應(yīng)適當(dāng)縮對于松散地層，鋼管間距應(yīng)適當(dāng)縮小，考慮鉆進(jìn)等因素，選擇間距在小，考慮鉆進(jìn)等因素，選擇間距在0.10.2m為宜；為宜；一般地層選擇間距為一般地層選擇間距為0.30.4m；土體凝聚力較高；土體凝聚力較高的粘性土也可適

17、當(dāng)加大。的粘性土也可適當(dāng)加大。(1)(1)支護(hù)參數(shù)的選擇支護(hù)參數(shù)的選擇29v支護(hù)掘進(jìn)步距的選擇：支護(hù)掘進(jìn)步距的選擇：管棚支護(hù)掘進(jìn)步距過小，管棚支護(hù)掘進(jìn)步距過小，會增加工序轉(zhuǎn)換時間，影響施工效率；管棚支會增加工序轉(zhuǎn)換時間，影響施工效率；管棚支護(hù)掘進(jìn)步距過大，又可能會產(chǎn)生塌幫等安全事護(hù)掘進(jìn)步距過大，又可能會產(chǎn)生塌幫等安全事故，根據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件，掘進(jìn)步距應(yīng)確定在故，根據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件，掘進(jìn)步距應(yīng)確定在1.02.0m。v支護(hù)長度的選擇支護(hù)長度的選擇: :管棚支護(hù)長度越長，越能節(jié)省管棚支護(hù)長度越長，越能節(jié)省輔助時間，提高施工效率，但是由于受到鉆孔輔助時間，提高施工效率，但是由于受到鉆孔機(jī)具、鉆進(jìn)技術(shù)和鋼管

18、柔性彎曲等條件限制，機(jī)具、鉆進(jìn)技術(shù)和鋼管柔性彎曲等條件限制，如果管棚支護(hù)長度過長，就很難確保管棚的水如果管棚支護(hù)長度過長，就很難確保管棚的水平角度和排列整齊，從而影響施工質(zhì)量，一般平角度和排列整齊，從而影響施工質(zhì)量，一般根據(jù)不同地質(zhì)條件管棚支護(hù)長度選擇為根據(jù)不同地質(zhì)條件管棚支護(hù)長度選擇為1030m。30v仰角的確定仰角的確定: :因土層松軟及鉆桿重力，管棚在鉆進(jìn)因土層松軟及鉆桿重力，管棚在鉆進(jìn)過程中要發(fā)生向下彎曲，在開孔鉆進(jìn)時要有一定過程中要發(fā)生向下彎曲，在開孔鉆進(jìn)時要有一定的上仰角度。如果上仰角度過小，管棚會因向下的上仰角度。如果上仰角度過小，管棚會因向下彎曲而進(jìn)入隧道區(qū)域，在隧道掘進(jìn)時需要

19、將鋼管彎曲而進(jìn)入隧道區(qū)域，在隧道掘進(jìn)時需要將鋼管割去，從而嚴(yán)重影響隧道掘進(jìn)速度和安全；如果割去，從而嚴(yán)重影響隧道掘進(jìn)速度和安全；如果上仰角度過大，使管棚遠(yuǎn)離隧道外徑而失去支護(hù)上仰角度過大，使管棚遠(yuǎn)離隧道外徑而失去支護(hù)作用，而且使管棚有效支護(hù)長度縮短。為此需要作用，而且使管棚有效支護(hù)長度縮短。為此需要選擇合適的管棚上仰角度選擇合適的管棚上仰角度(一般一般15 )。3132v工作室施工：工作室施工：隧道開挖至設(shè)計工作室里程后，隧道開挖至設(shè)計工作室里程后，將隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面擴(kuò)大到管棚工作室斷面。將隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面擴(kuò)大到管棚工作室斷面。v預(yù)制導(dǎo)向架，安裝導(dǎo)向管：預(yù)制導(dǎo)向架，安裝導(dǎo)向管：架立導(dǎo)向架，并按架立導(dǎo)向

20、架，并按設(shè)計角度將導(dǎo)向管焊接到導(dǎo)向架上，確認(rèn)無誤設(shè)計角度將導(dǎo)向管焊接到導(dǎo)向架上，確認(rèn)無誤后，封堵導(dǎo)向管管口加以保護(hù)，再用噴射混凝后，封堵導(dǎo)向管管口加以保護(hù)，再用噴射混凝土將導(dǎo)向架與工作室構(gòu)成整體。土將導(dǎo)向架與工作室構(gòu)成整體。v工作面處理：工作面處理：掌子面上掛網(wǎng)噴混凝土，封閉掌掌子面上掛網(wǎng)噴混凝土，封閉掌子面，并作為注漿的止?jié){墻，確保管棚施工中子面，并作為注漿的止?jié){墻，確保管棚施工中工作面安全。工作面安全。33v鉆機(jī)就位：鉆機(jī)就位：用儀器量測導(dǎo)向管，固定鉆桿轉(zhuǎn)軸，用儀器量測導(dǎo)向管，固定鉆桿轉(zhuǎn)軸，使之與鉆桿共線。使之與鉆桿共線。v鉆孔：鉆孔：用低檔開鉆，鉆到一定深時，接桿繼續(xù)用低檔開鉆，鉆到一定

21、深時，接桿繼續(xù)鉆進(jìn)，經(jīng)常復(fù)核鉆孔角度，確保鉆孔方向，若鉆進(jìn)，經(jīng)常復(fù)核鉆孔角度，確保鉆孔方向，若發(fā)現(xiàn)偏斜，及時高速處理。發(fā)現(xiàn)偏斜，及時高速處理。v插入導(dǎo)管：插入導(dǎo)管：插前應(yīng)對每個鉆孔的管子配管編號，插前應(yīng)對每個鉆孔的管子配管編號，保證同一斷面上鋼管接頭數(shù)保證同一斷面上鋼管接頭數(shù)50%。v孔口密封處理：孔口密封處理：注漿前對管口與孔口間空隙密注漿前對管口與孔口間空隙密封，防止水泥漿外滲。封，防止水泥漿外滲。v導(dǎo)管注漿：導(dǎo)管注漿：通過注漿，即可增強(qiáng)導(dǎo)管剛度，又通過注漿，即可增強(qiáng)導(dǎo)管剛度，又可使?jié){液滲入周圍地層，加固地層?？墒?jié){液滲入周圍地層，加固地層。34v大管棚剛度大、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、所形成的拱棚承大

22、管棚剛度大、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、所形成的拱棚承載能力強(qiáng)；載能力強(qiáng)；v一次支護(hù)長度大，可以減少超前支護(hù)的次數(shù)，一次支護(hù)長度大，可以減少超前支護(hù)的次數(shù)，縮短施工時間；縮短施工時間；v由工程經(jīng)驗得知，大管棚預(yù)注漿支護(hù)效果可靠，由工程經(jīng)驗得知，大管棚預(yù)注漿支護(hù)效果可靠，勞動消耗量相對較少，雖然材料費(fèi)用要高些，勞動消耗量相對較少，雖然材料費(fèi)用要高些，但安全系數(shù)也能相對提高，可望能有效地保持但安全系數(shù)也能相對提高，可望能有效地保持隧道周邊圍巖的穩(wěn)定，提高施工安全。隧道周邊圍巖的穩(wěn)定，提高施工安全。35管幕預(yù)支護(hù)技術(shù)管幕預(yù)支護(hù)技術(shù)v美國是最早采用管幕技術(shù)的國家，在美國是最早采用管幕技術(shù)的國家，在19221947年年

23、間，美國采用管幕法累計完成鋪管工程間，美國采用管幕法累計完成鋪管工程830項，鋪項，鋪管總長度管總長度16800m。20世紀(jì)世紀(jì)50年代開始長距離管幕，年代開始長距離管幕，20世紀(jì)世紀(jì)70年代出現(xiàn)了小口徑管幕，以年代出現(xiàn)了小口徑管幕，以19771984年年下水道敷設(shè)看，短距離、手挖式的一次頂進(jìn)方法占下水道敷設(shè)看，短距離、手挖式的一次頂進(jìn)方法占半數(shù)以上，長距離的管幕施工方法、半盾構(gòu)方法則半數(shù)以上，長距離的管幕施工方法、半盾構(gòu)方法則逐漸增加。美國逐漸增加。美國1990年以前是液壓管幕占主導(dǎo)，隨年以前是液壓管幕占主導(dǎo)，隨著氣動鋼管頂打技術(shù)出現(xiàn)，迅速發(fā)展并取代液壓，著氣動鋼管頂打技術(shù)出現(xiàn)，迅速發(fā)展并取

24、代液壓，液壓管幕已由液壓管幕已由1990年的年的80%迅速降為迅速降為1994年的年的40%。國外管幕技術(shù)的發(fā)展國外管幕技術(shù)的發(fā)展36v日本自日本自20世紀(jì)世紀(jì)7080年代下水道敷設(shè)中，直徑年代下水道敷設(shè)中，直徑10001850mm者大部分是管幕，直徑大于者大部分是管幕，直徑大于2000mm的多用襯砌盾構(gòu)施工法，頂進(jìn)施工法的多用襯砌盾構(gòu)施工法，頂進(jìn)施工法其施工管道長度占下水道總長度的其施工管道長度占下水道總長度的6.3%，另，另外盾構(gòu)法占外盾構(gòu)法占2.3%，而明挖施工法占，而明挖施工法占36%。各。各種工法如鐵鼠掘進(jìn)機(jī)施工法、水平螺旋鉆施種工法如鐵鼠掘進(jìn)機(jī)施工法、水平螺旋鉆施工法、鼴鼠式掘進(jìn)機(jī)

25、施工法、土箭施工法應(yīng)工法、鼴鼠式掘進(jìn)機(jī)施工法、土箭施工法應(yīng)運(yùn)而生。運(yùn)而生。37v微型機(jī)械施工法能使原先不可能的小口徑管幕微型機(jī)械施工法能使原先不可能的小口徑管幕進(jìn)行長距離轉(zhuǎn)彎施工，且比較經(jīng)濟(jì)。施工機(jī)具進(jìn)行長距離轉(zhuǎn)彎施工，且比較經(jīng)濟(jì)。施工機(jī)具主要分為壓入式、水平螺旋鉆機(jī)、水平鉆孔、主要分為壓入式、水平螺旋鉆機(jī)、水平鉆孔、泥漿加壓式施工，其中前兩種使用較多且可修泥漿加壓式施工，其中前兩種使用較多且可修正方向。正方向。20世紀(jì)世紀(jì)90年代日本年代日本super-mini施工法協(xié)施工法協(xié)會開發(fā)的適于大、中口徑會開發(fā)的適于大、中口徑16003000mm的長距的長距離管幕施工法，即覆膜管幕法又一次飛躍地提

26、離管幕施工法，即覆膜管幕法又一次飛躍地提高了管幕一次頂進(jìn)的最大距離。日本還自行研高了管幕一次頂進(jìn)的最大距離。日本還自行研制開發(fā)了閉水性、耐酸性好的鋼筋混凝土管、制開發(fā)了閉水性、耐酸性好的鋼筋混凝土管、聚乙烯塑料管、鑄鐵管、增強(qiáng)塑料管等專用規(guī)聚乙烯塑料管、鑄鐵管、增強(qiáng)塑料管等專用規(guī)范管材。范管材。 38v英國管幕技術(shù)發(fā)展也較快，英國管幕技術(shù)發(fā)展也較快，1980年從日本年從日本引進(jìn)泥水平衡式管幕機(jī)械與當(dāng)時西德合作引進(jìn)泥水平衡式管幕機(jī)械與當(dāng)時西德合作施工的一條內(nèi)徑為施工的一條內(nèi)徑為2489mm，長度為，長度為3.2km的管道已獲成功，且曾達(dá)到不用中繼間最的管道已獲成功，且曾達(dá)到不用中繼間最大頂距大頂

27、距178m的記錄。的記錄。39v德國在大口徑管頂進(jìn)方面技術(shù)比較先進(jìn)，一次頂進(jìn)德國在大口徑管頂進(jìn)方面技術(shù)比較先進(jìn)，一次頂進(jìn)最長最長2.2km，最大直徑，最大直徑4.4m，如，如VS864掘進(jìn)系統(tǒng)，掘進(jìn)系統(tǒng)，用感應(yīng)式激光屏幕顯示頂進(jìn)位置，采用快速運(yùn)行的用感應(yīng)式激光屏幕顯示頂進(jìn)位置，采用快速運(yùn)行的液壓千斤頂推頂，每天進(jìn)尺達(dá)液壓千斤頂推頂，每天進(jìn)尺達(dá)4050m。1970年的年的德國漢堡下水道管幕工程是世界上首次一次頂進(jìn)超德國漢堡下水道管幕工程是世界上首次一次頂進(jìn)超千米的混凝土管幕工程，千米的混凝土管幕工程，1987年完成的西柏林供熱年完成的西柏林供熱水鋼筋混凝土管道，內(nèi)徑水鋼筋混凝土管道，內(nèi)徑4.1m

28、，一次頂進(jìn)，一次頂進(jìn)1088m，工程總長工程總長3607m。在小口徑管幕方面：施密特克朗。在小口徑管幕方面：施密特克朗茨有限公司開發(fā)了一種新的茨有限公司開發(fā)了一種新的PBA38型頂壓鉆進(jìn)設(shè)備型頂壓鉆進(jìn)設(shè)備可有效控制敷設(shè)接戶支管以及最大內(nèi)徑可有效控制敷設(shè)接戶支管以及最大內(nèi)徑DN300mm的管道且目標(biāo)精度高，管接口為雙層密封。的管道且目標(biāo)精度高，管接口為雙層密封。40v管幕施工法是中國最早使用的非開挖施工方法，管幕施工法是中國最早使用的非開挖施工方法，1953年首次用于北京西郊行政區(qū)污水管工程，采用年首次用于北京西郊行政區(qū)污水管工程，采用人工挖掘頂進(jìn)直徑人工挖掘頂進(jìn)直徑900mm管徑的鑄鐵管。隨后

29、，上管徑的鑄鐵管。隨后，上海等城市也相繼采用這一技術(shù)，但都是手掘式管幕，海等城市也相繼采用這一技術(shù)，但都是手掘式管幕，設(shè)備也較簡陋。設(shè)備也較簡陋。v20世紀(jì)世紀(jì)70年代，為適應(yīng)大口徑管道穿越江河的需要，年代，為適應(yīng)大口徑管道穿越江河的需要，我國開始發(fā)展長距離頂進(jìn)技術(shù)。我國開始發(fā)展長距離頂進(jìn)技術(shù)。1978年研制成功的年研制成功的三段雙鉸型工具管解決了百米管幕技術(shù)，同年，上三段雙鉸型工具管解決了百米管幕技術(shù)，同年，上海又成功開發(fā)適于軟粘土和淤泥質(zhì)粘土的擠壓法管海又成功開發(fā)適于軟粘土和淤泥質(zhì)粘土的擠壓法管幕，比普通手掘式管幕效率提高一倍以上。幕，比普通手掘式管幕效率提高一倍以上。41v從從20世紀(jì)世

30、紀(jì)80年代開始，管幕技術(shù)在中國有了很大發(fā)年代開始，管幕技術(shù)在中國有了很大發(fā)展。展。1981年在穿越甬江的管道工程中，第一次應(yīng)用年在穿越甬江的管道工程中，第一次應(yīng)用中繼間獲得成功，頂進(jìn)長度達(dá)中繼間獲得成功，頂進(jìn)長度達(dá)581m，成為當(dāng)時繼美，成為當(dāng)時繼美國依里諾斯州一次頂進(jìn)國依里諾斯州一次頂進(jìn)585m之后，世界一次頂進(jìn)最之后，世界一次頂進(jìn)最長的管幕工程。長的管幕工程。v20世紀(jì)世紀(jì)90年代我國的管幕技術(shù)已處于世界先進(jìn)水平。年代我國的管幕技術(shù)已處于世界先進(jìn)水平。1992年上海研制成功國內(nèi)第一臺加泥式年上海研制成功國內(nèi)第一臺加泥式1440mm土土壓 平 衡 掘 進(jìn) 機(jī) ， 在 奉 賢 排 污 工 程

31、中 ， 直 徑壓 平 衡 掘 進(jìn) 機(jī) ， 在 奉 賢 排 污 工 程 中 ， 直 徑DN1600mm鋼筋混凝土管一次頂進(jìn)鋼筋混凝土管一次頂進(jìn)1511m，創(chuàng)單向，創(chuàng)單向一次頂進(jìn)混凝土管的世界記錄。一次頂進(jìn)混凝土管的世界記錄。42v1996年底又設(shè)計成功可調(diào)換止水帶的中繼間在上海年底又設(shè)計成功可調(diào)換止水帶的中繼間在上海黃浦江上游引水工程中，將內(nèi)徑黃浦江上游引水工程中，將內(nèi)徑3500mm的鋼管，的鋼管，單向一次頂進(jìn)單向一次頂進(jìn)1743m，再創(chuàng)世界之最，該工程地面，再創(chuàng)世界之最，該工程地面用微機(jī)監(jiān)控，采用無線電通訊手段傳達(dá)到地下，可用微機(jī)監(jiān)控，采用無線電通訊手段傳達(dá)到地下，可隨時調(diào)整其偏差，減輕人工負(fù)

32、擔(dān)且確保施工精度，隨時調(diào)整其偏差，減輕人工負(fù)擔(dān)且確保施工精度，目前我國管幕工程的管幕直徑之大、頂進(jìn)長度之長目前我國管幕工程的管幕直徑之大、頂進(jìn)長度之長均屬世界領(lǐng)先水平，已具備一次頂進(jìn)均屬世界領(lǐng)先水平，已具備一次頂進(jìn)3000m管道的管道的能力。能力。 v管幕技術(shù)顯著的優(yōu)越性使它得到了廣泛的應(yīng)用，在管幕技術(shù)顯著的優(yōu)越性使它得到了廣泛的應(yīng)用，在給排水工程、煤氣熱力工程、通信電纜和發(fā)電廠循環(huán)給排水工程、煤氣熱力工程、通信電纜和發(fā)電廠循環(huán)水冷卻系統(tǒng)中采用管幕施工法的愈來愈多，從經(jīng)濟(jì)效水冷卻系統(tǒng)中采用管幕施工法的愈來愈多，從經(jīng)濟(jì)效益和社會效益、環(huán)境效益，及三者綜合比較來看，管益和社會效益、環(huán)境效益，及三者

33、綜合比較來看，管幕施工明顯具有實(shí)際的可用性。幕施工明顯具有實(shí)際的可用性。43v考慮到流塑狀淤泥質(zhì)含水地層，淺埋和城市環(huán)考慮到流塑狀淤泥質(zhì)含水地層，淺埋和城市環(huán)境境(周邊建筑物和地下管線周邊建筑物和地下管線)等因素，把隧道暗挖等因素，把隧道暗挖施工對環(huán)境安全、對地面交通和既有建筑物的施工對環(huán)境安全、對地面交通和既有建筑物的干擾減少到最低程度，超前預(yù)支護(hù)是一項重要干擾減少到最低程度，超前預(yù)支護(hù)是一項重要的工程技術(shù)措施。傳統(tǒng)的超前預(yù)支護(hù)剛度較小、的工程技術(shù)措施。傳統(tǒng)的超前預(yù)支護(hù)剛度較小、一次施作距離短，而管幕預(yù)支護(hù)中的鋼管一般一次施作距離短，而管幕預(yù)支護(hù)中的鋼管一般直徑為直徑為2002500mm，一

34、次施作距離長，這種支，一次施作距離長，這種支護(hù)鋼管可作為整個支護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分，因此又護(hù)鋼管可作為整個支護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分，因此又稱為結(jié)構(gòu)性管棚。稱為結(jié)構(gòu)性管棚。 444546v北京地鐵五號線崇文門站總長北京地鐵五號線崇文門站總長202.9m202.9m，兩端為兩層，兩端為兩層三拱結(jié)構(gòu)，中間下穿既有環(huán)線地鐵區(qū)間段，為單層三拱結(jié)構(gòu)，中間下穿既有環(huán)線地鐵區(qū)間段，為單層三拱結(jié)構(gòu)，既有線區(qū)間結(jié)構(gòu)底板與車站單層斷面頂三拱結(jié)構(gòu)，既有線區(qū)間結(jié)構(gòu)底板與車站單層斷面頂部凈距部凈距2.858m2.858m。由于既有區(qū)間地鐵軌道允許沉降小，。由于既有區(qū)間地鐵軌道允許沉降小，傳統(tǒng)的超前支護(hù)技術(shù)不能控制車站暗挖施工引起的傳統(tǒng)

35、的超前支護(hù)技術(shù)不能控制車站暗挖施工引起的過量地層位移。因此，采用了雙排過量地層位移。因此，采用了雙排600600大直徑鋼大直徑鋼管，長管，長28m28m一次施作；振動錘夯入，螺旋鉆出土的一次施作；振動錘夯入，螺旋鉆出土的施工方法，取得了工程的預(yù)期效果。施工方法，取得了工程的預(yù)期效果。47v北京地鐵五號線東四站穿越朝內(nèi)菜市場段，為北京地鐵五號線東四站穿越朝內(nèi)菜市場段，為嚴(yán)格控制暗挖施工沉降，采用嚴(yán)格控制暗挖施工沉降，采用159159長長50.54m50.54m、間距間距0.5m0.5m拱部大管棚預(yù)支護(hù)。由于該區(qū)段管棚拱部大管棚預(yù)支護(hù)。由于該區(qū)段管棚一次施作長度大，普通鉆機(jī)無法施作，采用地一次施作

36、長度大，普通鉆機(jī)無法施作，采用地質(zhì)鉆機(jī)引孔、振動錘夯入、管內(nèi)高壓水出土的質(zhì)鉆機(jī)引孔、振動錘夯入、管內(nèi)高壓水出土的施工方法，也取得了工程的預(yù)期效果。施工方法，也取得了工程的預(yù)期效果。48v因管幕鋼管頂入時，正面土體封閉形式、開挖方法因管幕鋼管頂入時，正面土體封閉形式、開挖方法和出土方式的不同，形成了不同類別的管幕施工方和出土方式的不同，形成了不同類別的管幕施工方式，但均遵循一個共同的原理，即無論是否使用工式，但均遵循一個共同的原理，即無論是否使用工具管，首節(jié)切入管均是切土頂進(jìn)，切入段的長度視具管，首節(jié)切入管均是切土頂進(jìn)，切入段的長度視地層松軟和穩(wěn)定性的不同而不同，如采用全長切土地層松軟和穩(wěn)定性的不同而不同，如采用全長切土頂入。因此，管幕施工自身對地層擾動極小，施工頂入。因此，管幕施工自身對地層擾動極小，施工安全可靠。管幕作為隧道施工的預(yù)支護(hù)，管幕自身安全可靠。管幕作為隧道施工的預(yù)支護(hù)，管幕自身施工遵守著預(yù)支護(hù)原理。因此：施工遵守著預(yù)支護(hù)原理。因此：4950v對待預(yù)支護(hù)的隧道或?qū)Э庸ぷ髅孢M(jìn)行封閉。對待預(yù)支護(hù)的隧道或?qū)Э庸ぷ髅孢M(jìn)行封閉。v根據(jù)所采用推進(jìn)設(shè)備的作業(yè)要求，鋪設(shè)推進(jìn)根據(jù)所采用推進(jìn)設(shè)備的作業(yè)要求，鋪設(shè)推進(jìn)機(jī)作業(yè)軌道或修筑頂力后背，以及頂入管的機(jī)作業(yè)軌道或修筑頂力后背，以及頂入管的安裝，存放場地。安裝，存放場地。51v利用推進(jìn)設(shè)備，將整長或分節(jié)管推入地層，利用推進(jìn)設(shè)備，將整