管幕法施工技術(shù)圖文介紹

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(shè)計(jì)概要管幕工法設(shè)計(jì)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(shí)例工程實(shí)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(yù)支護(hù)體系；l作用：維持掌子面穩(wěn)定、控制地層變形、預(yù)防坍塌冒頂事故；l意義：直接關(guān)系到隧道的安全和經(jīng)濟(jì)效益；l種類(lèi)：插板法、小導(dǎo)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(jìn)方向掘進(jìn)方向3插板法插板法4小導(dǎo)管超前注漿法小導(dǎo)管超前注漿法掘進(jìn)方向直徑直徑3260mm長(zhǎng)度長(zhǎng)度34m外插角外插角5305淺層地表超

2、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(shè)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(diǎn)管幕工法的特點(diǎn)l無(wú)需進(jìn)行道路改建；l不影響地面的正常交通；l無(wú)需進(jìn)行管線改接；l不抽取地下水；l無(wú)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(shè)精度要求高；l工程投入大，單位延米造價(jià)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(hù)的力學(xué)機(jī)理管棚支護(hù)的力學(xué)機(jī)理棚架

3、原理14管幕支護(hù)的力學(xué)機(jī)理管幕支護(hù)的力學(xué)機(jī)理簡(jiǎn)支梁15管幕的設(shè)計(jì)概要管幕的設(shè)計(jì)概要l設(shè)計(jì)內(nèi)容鋼管配置管幕內(nèi)支撐布置開(kāi)挖順序開(kāi)挖面穩(wěn)定性評(píng)價(jià)地表沉降分析與控制土體加固設(shè)計(jì)l控制指標(biāo)：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(nèi)支撐布置管幕內(nèi)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(hù)下地下結(jié)構(gòu)施工l施工難點(diǎn)管幕頂進(jìn)精度控制管幕施作時(shí)的地表變形控制22管幕工法步驟管幕工法步驟1.構(gòu)筑頂管

4、工作井和接收井；2.鋼管頂進(jìn)，鋼管之間用鎖口搭接，鋼管鎖口處涂刷止水潤(rùn)滑劑；3.鋼管接頭處注入止水劑；4.在鋼管內(nèi)注漿或注入混凝土；5.在管幕內(nèi)開(kāi)挖，邊開(kāi)挖邊支撐；6.逐段構(gòu)筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并逐步拆除管幕內(nèi)支撐，最終形成完整的地下通道。23管幕鋼管鋪設(shè)方法管幕鋼管鋪設(shè)方法l定（導(dǎo)）向鉆進(jìn)法 (Directional Drilling)l水平螺旋鉆進(jìn)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(dǎo)）向鉆進(jìn)法定（導(dǎo)）向鉆進(jìn)法25定向鉆進(jìn)

5、鋪管流程定向鉆進(jìn)鋪管流程26導(dǎo)向孔施工導(dǎo)向孔施工鉆頭大小較大中等較小孔內(nèi)動(dòng)力鉆具土質(zhì) 淤泥質(zhì)黏土 較干燥的軟黏土、粗砂等硬黏土、致密砂等巖層鉆頭構(gòu)造鉆頭構(gòu)造27擴(kuò)孔鉆頭與擴(kuò)孔施工擴(kuò)孔鉆頭與擴(kuò)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(kuò)孔時(shí)的鉆具組合擴(kuò)孔時(shí)的鉆具組合 最常最常用用28鉆進(jìn)液鉆進(jìn)液29水平螺旋鉆進(jìn)法水平螺旋鉆進(jìn)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工作管

6、或掘進(jìn)機(jī)工作管或掘進(jìn)機(jī)l手掘式頂管l擠壓式頂管l氣壓平衡式掘進(jìn)機(jī)l泥水平衡式掘進(jìn)機(jī)l土壓平衡式掘進(jìn)機(jī)敞開(kāi)式掘進(jìn)敞開(kāi)式掘進(jìn)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(jī)械平衡式機(jī)械平衡式37直徑直徑800mm直徑直徑1650mm泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)泥水倉(cāng)38氣壓式泥水平衡掘進(jìn)機(jī)氣壓式泥水平衡掘進(jìn)機(jī)39泥水平衡式頂管的特點(diǎn)泥水平衡式頂管的特點(diǎn)l適用范圍廣；l掘進(jìn)引起的地面沉降??；l適于長(zhǎng)距離作業(yè)；l作業(yè)環(huán)境好、速

7、度快。l成本較高（棄土、場(chǎng)地、設(shè)備）；l泥水處理量大；l覆土很薄或滲透系數(shù)特別大時(shí)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(pán)刀盤(pán)泥土倉(cāng)泥土倉(cāng)螺旋輸送機(jī)螺旋輸送機(jī)主軸主軸41土壓平衡式頂管的特點(diǎn)土壓平衡式頂管的特點(diǎn)l適用土質(zhì)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(jìn)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(dǎo)軌導(dǎo)軌主頂油缸主頂油缸后靠背后靠背測(cè)量裝置測(cè)量裝置鋼管鋼管44頂管進(jìn)出洞技術(shù)頂管進(jìn)出洞技術(shù)l洞口土體加固l封門(mén)l洞口止水圈45洞口土體加固洞口土

8、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(mén)形式兩種常用封門(mén)形式砌塊式封門(mén)砌塊式封門(mén)鋼板樁封門(mén)鋼板樁封門(mén)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(dǎo)向系統(tǒng)l測(cè)量系統(tǒng)l糾偏系統(tǒng)l對(duì)機(jī)頭偏轉(zhuǎn)差的針對(duì)性措施海瑞克海瑞克ELS激光導(dǎo)向糾偏系統(tǒng)激光導(dǎo)向糾偏系統(tǒng)伊勢(shì)機(jī)伊勢(shì)機(jī)RSG反射誘導(dǎo)糾偏系統(tǒng)反射誘導(dǎo)糾偏系統(tǒng)4950注漿減阻技術(shù)注漿減阻技術(shù)注漿孔注漿孔51頂進(jìn)過(guò)程中的沉降控制措施頂進(jìn)過(guò)程中的沉降控制措施l嚴(yán)格控制頂進(jìn)的施工參數(shù)l選擇合適的建筑空隙l嚴(yán)格控制糾偏量l確保漿液壓注質(zhì)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隧

9、道施工法分 類(lèi)特 點(diǎn)先導(dǎo)式先頂進(jìn)先導(dǎo)管形成先導(dǎo)孔，隨后擴(kuò)大先導(dǎo)孔，同時(shí)頂進(jìn)保護(hù)套管或永久管道螺旋式用切削鉆頭鉆進(jìn)成孔，并由螺旋鉆桿排出鉆屑，同時(shí)頂進(jìn)保護(hù)套管或永久管道泥水式用切削鉆頭鉆進(jìn)成孔，利用循環(huán)漿液排出鉆屑，同時(shí)頂進(jìn)保護(hù)套管或永久管道。鉆進(jìn)時(shí)，用水壓、漿壓或機(jī)械壓力來(lái)平衡工作面壓力，維持工作面穩(wěn)定53先導(dǎo)式微型隧道施工法先導(dǎo)式微型隧道施工法先導(dǎo)頭結(jié)構(gòu)先導(dǎo)頭結(jié)構(gòu)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(jìn)順序鋼管幕頂進(jìn)順序l以橫斷面中軸線為基準(zhǔn)對(duì)稱(chēng)進(jìn)行l(wèi)由下往上57管幕頂進(jìn)后的處理措施管幕頂進(jìn)后的處理措施l置換觸變泥漿（或管外回填注

10、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(cè)沉降監(jiān)測(cè)l在管幕上方及周邊的道路、重要建筑物及臨近隧道埋設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；l施工前進(jìn)行初始數(shù)據(jù)采集；l對(duì)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(diǎn)，應(yīng)適當(dāng)加密監(jiān)測(cè)頻率；l注漿時(shí)應(yīng)跟蹤監(jiān)測(cè)；l當(dāng)監(jiān)測(cè)值超過(guò)報(bào)警值時(shí)應(yīng)立即采取相應(yīng)措施。59管幕保護(hù)下地下結(jié)構(gòu)施工管幕保護(hù)下地下結(jié)構(gòu)施工l開(kāi)挖方案開(kāi)挖方案開(kāi)挖方法：全斷面法、臺(tái)階法、中隔墻法等。l箱涵頂進(jìn)方案箱涵頂進(jìn)方案邊挖邊挖邊撐邊撐加加固固施作施作內(nèi)襯內(nèi)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(jìn)方案（RBJ工法）l牽引方案（FJ工法）l推拉結(jié)合方案（ESA工

11、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(shí)例管幕工法實(shí)例lxx互通連接線下穿既有鐵路lxx路下立交工程lxx北路穿越機(jī)場(chǎng)地下道工程67xx互通連接線下穿既有鐵路互通連接線下穿既有鐵路廈門(mén)杏林大橋主體工程C標(biāo)段隧道開(kāi)挖平面布置圖鷹廈鐵路鷹廈鐵路xx互通線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(shù)主要施工技術(shù)l線路加固l管幕超前支護(hù)l分部開(kāi)挖69管幕管幕70鋼管鋪設(shè)方法鋼管鋪設(shè)方法l水平定向鉆進(jìn)法夯管法鉆導(dǎo)向孔鉆導(dǎo)向孔71擴(kuò)孔鉆頭擴(kuò)孔鉆頭施

12、工中的管幕施工中的管幕C型鋼鎖口型鋼鎖口72分部開(kāi)挖分部開(kāi)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(dǎo)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)：?jiǎn)螌釉O(shè)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?chē)娚銫25砼厚35cm299管幕網(wǎng)格間距20cm*20cm噴C25砼，厚30cm8鋼筋網(wǎng)：雙層設(shè)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灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和灰色淤泥質(zhì)粘土層，為飽

13、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(qiáng)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(zhǎng)度126m。l箱涵：矩形雙孔鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，為雙向八車(chē)道。結(jié)構(gòu)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(jìn)機(jī)由北井向南井頂進(jìn)基準(zhǔn)基準(zhǔn)管管78箱涵推進(jìn)方

14、案箱涵推進(jìn)方案l由南北二座工作井同時(shí)向中間推進(jìn)箱涵；l在箱涵推進(jìn)前，先完成100 m以上暗埋段結(jié)構(gòu)施工，并以此作為箱涵推進(jìn)的后靠結(jié)構(gòu)；l出洞段8m范圍先進(jìn)行土體加固，以滿足破墻后的開(kāi)挖面穩(wěn)定；l管幕內(nèi)土體不加固，大網(wǎng)格內(nèi)設(shè)小網(wǎng)格，以保持不同工況下的開(kāi)挖面穩(wěn)定；l在每座工作井內(nèi)設(shè)置80只2500kN千斤頂，采用液壓同步施工技術(shù)推進(jìn)；l通過(guò)設(shè)置可靠的密封止水裝置，在管幕與箱涵外壁之間壓注優(yōu)質(zhì)的觸變泥漿。79臺(tái)北臺(tái)北復(fù)興北路穿越機(jī)場(chǎng)地下道工程復(fù)興北路穿越機(jī)場(chǎng)地下道工程80地質(zhì)條件地質(zhì)條件81平、縱斷面圖平、縱斷面圖82隧道斷面圖隧道斷面圖83擋土連續(xù)排樁及擋土連續(xù)排樁及覆蓋逆築工法覆蓋逆築工法84管

15、幕布設(shè)及傳統(tǒng)開(kāi)挖方式管幕布設(shè)及傳統(tǒng)開(kāi)挖方式85鋼管頂進(jìn)鋼管頂進(jìn)86管幕傳統(tǒng)開(kāi)挖段施工管幕傳統(tǒng)開(kāi)挖段施工87跑道段管幕跑道段管幕88網(wǎng)格工具頭網(wǎng)格工具頭89建成后的地下通道建成后的地下通道管幕法在國(guó)內(nèi)外施工應(yīng)用管幕法在國(guó)內(nèi)外施工應(yīng)用 由上海城建集團(tuán)市政二公司承建的中環(huán)線北虹路地道管幕法箱涵頂進(jìn)工程，采用直徑970mm (每根總長(zhǎng)度126米)帶有鎖口的鋼管、形成“口”字型矩形的管幕頂進(jìn)工程。設(shè)計(jì)要求管幕鋼管的施工精度控制在3cm，但是施工中出現(xiàn)了沉降嚴(yán)重超標(biāo)的情況，一種是在管幕施工段造成地表沉降超過(guò)20cm，另一種在箱涵頂進(jìn)階段形成地表沉降高達(dá)26cm。1. 1.上海北虹路地道上海北虹路地道2.2

16、.崇文門(mén)車(chē)站崇文門(mén)車(chē)站 l 由北京中鐵隧道集團(tuán)承建北京地鐵五號(hào)線崇文門(mén)車(chē)站采用了600超前咬合管幕方案。超前管幕在新建結(jié)構(gòu)拱部上方300mm處布置,全長(zhǎng)36m,鋼管直徑600mm,壁厚16mm。3.3.國(guó)外國(guó)外 希臘雅典Aktor公司使用Bortec公司BM600L頂管機(jī)，承建48米寬穿越雙線鐵路的地下通道、連接奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)和新聞中心的管幕施工。設(shè)計(jì)77根12.5米長(zhǎng)的609*11mm的鋼管組成的管幕，覆蓋層僅60-90cm，路基約60cm，地層為密實(shí)的沙質(zhì)粘土和道渣。鋼管由兩節(jié)6.25米焊接而成，頂進(jìn)后灌混凝土。 北京地鐵四號(hào)線西單站由中鐵17局集團(tuán)承建，上跨既有線下穿長(zhǎng)安街 ，我公司承擔(dān)了下穿

17、長(zhǎng)安街的暗挖管幕施工。 管幕采用“前拉后夯”的施工方法，鋼管直徑為325mm，壁厚12mm，長(zhǎng)度46.8m。管幕布置在長(zhǎng)安街下面距地面約3.5m處。管帷幕距污水管上部約200mm，鋼管之間橫向中心間距為400mm，無(wú)扣件連接。管外跟進(jìn)回填注漿采用60mm花管。1. 1. 西單站西單站管幕施工效果管幕施工效果l 管幕在施工過(guò)程各環(huán)節(jié)控制良好，開(kāi)挖完成后地面沉降幾乎為零，局部最大沉降在1mm?，F(xiàn)在北京地鐵4號(hào)線已全部貫通，將在月底開(kāi)通運(yùn)營(yíng) 。2. 2. 鞍山鞍山l 哈大高速鐵路鞍山隧道下穿既有軍用鐵路專(zhuān)線 ，該隧道開(kāi)挖斷面尺寸13.4m11.3m，覆土層最小厚度為4m左右，暗挖隧道與既有鐵路線小角

18、度斜交，下穿段長(zhǎng)度近50m。隧道穿越地層主要為粉質(zhì)粘土層及粘土層，因此，為了確保施工安全和既有線路的正常運(yùn)行，采用了長(zhǎng)度為50m的299mm管幕作為超前支護(hù)，管幕沿隧道拱部及側(cè)面密排法分布，管幕分布示意圖如下。 隧道開(kāi)挖線隧道開(kāi)挖線管幕管幕 管幕布置示意圖管幕布置示意圖管幕施工效果管幕施工效果 本工程于2009年4月份開(kāi)始施工，2009年6月份完工，現(xiàn)已開(kāi)挖至15米左右，一切正常。3. 3. 廈門(mén)廈門(mén) 廈門(mén)市高崎互通連接線同既有鷹廈鐵路杏林大橋成小角度斜交，互通連接線采用下穿隧道方式通過(guò)。由中鐵24局集團(tuán)承建，隧道分左右兩線，其中左線78m，右線110m。 隧道拱頂距地表的最小深度僅為2.5m，而110m長(zhǎng)的管幕施工在國(guó)內(nèi)尚屬首次。管幕施工效果管幕施工效果 廈門(mén)市高崎互通連接線下穿鷹廈鐵路隧道長(zhǎng)管幕施工工程進(jìn)展順利，在施工過(guò)程中各鋼管安裝方向控制較好，最大偏差在15cm以?xún)?nèi)。由于施工過(guò)程中注漿等施工措施及時(shí)到位，地表沉降較小，最大沉降在5mm以?xún)?nèi)。目前已全部貫通（三）以廈門(mén)工程為例介紹管幕的施（三）以廈門(mén)工程為例介紹管幕的施工過(guò)程工過(guò)程 廈門(mén)市高崎互通連接線同既有鷹廈鐵路杏林大橋成小角度斜交，互通連接線采用下穿隧道方式通過(guò)。隧道分左右兩線，其中