管幕法施工技术.ppt

1、管幕法施工技术,同济大学 2008年09月,Pipe Roofing Method,1,内容提要,隧道工程中的辅助工法 管幕工法概述 管幕工法设计概要 管幕工法施工 管幕箱涵施工方法 工程实例,2,隧道工程中的辅助工法,目的：形成超前的预支护体系； 作用：维持掌子面稳定、控制地层变形、预防坍塌冒顶事故； 意义：直接关系到隧道的安全和经济效益； 种类：插板法、小导管超前注浆法、浅层地表锚杆注浆加固法、水平旋喷或搅拌法、冷冻法、管棚法、管幕法等。,掌子面,掘进方向,3,插板法,4,小导管超前注浆法,掘进方向,直径3260mm 长度34m 外插角530,5,浅层地表超前锚杆注浆加固法,6,水平旋喷或

2、水平搅拌法,7,冷冻法,8,管棚法,管棚钢管,钢拱架,9,管幕法,10,管幕工法概述,利用小口径顶管设备建造大断面地下空间； 原理与管棚工法近似，属于大刚度管棚； 起源于日本，主要用于下穿工程。,11,管幕工法的特点,无需进行道路改建； 不影响地面的正常交通； 无需进行管线改接； 不抽取地下水； 无需加固房屋地基和桩基； 管幕钢管锁口注浆后可有效的防止渗漏水； 钢管铺设精度要求高； 工程投入大，单位延米造价高。,12,管幕工法的适用范围,13,管棚支护的力学机理,棚架原理,14,管幕支护的力学机理,简支梁,15,管幕的设计概要,设计内容 钢管配置 管幕内支撑布置 开挖顺序 开挖面稳定性评价 地

3、表沉降分析与控制 土体加固设计 控制指标：管幕的容许变形量=5mm,16,管幕的形状,17,扇形,半圆形,18,钢管配置,工况一,工况二,19,常用钢管锁口接头形式,公接榫,母接榫,20,管幕内支撑布置,管幕,角撑,垂直支撑,围檩,21,管幕工法施工,两大部分 钢管幕施工 管幕保护下地下结构施工 施工难点 管幕顶进精度控制 管幕施作时的地表变形控制,22,管幕工法步骤,1.构筑顶管工作井和接收井； 2.钢管顶进，钢管之间用锁口搭接，钢管锁口处涂刷止水润滑剂； 3.钢管接头处注入止水剂； 4.在钢管内注浆或注入混凝土； 5.在管幕内开挖，边开挖边支撑； 6.逐段构筑内部结构，并逐步拆除管幕内支撑

4、，最终形成完整的地下通道。,23,管幕钢管铺设方法,定（导）向钻进法 (Directional Drilling) 水平螺旋钻进法 (Horizontal Auger Boring) 夯管施工法 (Impact Ramming) 顶管法 (Pipe Jacking) 微型顶管法 / 微型隧道施工法 (Micro Tunneling),24,定（导）向钻进法,25,定向钻进铺管流程,26,导向孔施工,钻头构造,27,扩孔钻头与扩孔施工,翼状 / 碎石土,凹槽状 / 砂土,杆状 / 黏性土,牙轮式 / 硬岩,螺旋形 / 碎石土,扩孔时的钻具组合,最常用,28,钻进液,29,水平螺旋钻进法,30,夯

5、管施工法,31,顶管法概述,弧形顶铁,环形顶铁,32,工作管或掘进机,手掘式顶管 挤压式顶管 气压平衡式掘进机 泥水平衡式掘进机 土压平衡式掘进机,敞开式掘进,33,手掘式顶管,34,挤压式顶管,土,管,35,泥水平衡式顶管的原理,砂,砂,砂,泥水,泥水,泥水,水,水,水,砂,砂,砂,36,两种平衡方式,单一泥水平衡式,机械平衡式,37,直径800mm,直径1650mm,泥水平衡顶管掘进机,泥水仓,38,气压式泥水平衡掘进机,39,泥水平衡式顶管的特点,适用范围广； 掘进引起的地面沉降小； 适于长距离作业； 作业环境好、速度快。 成本较高（弃土、场地、设备）； 泥水处理量大； 覆土很薄或渗透系

6、数特别大时易受阻。,40,土压平衡式顶管,41,土压平衡式顶管的特点,适用土质范围广 地面变形小 覆土厚度可以很小 弃土处理方便 操作方便、安全，作业环境好 砂、砾石层中需进行渣土改良,42,顶管法施工流程,43,顶管工作井及其布置,44,顶管进出洞技术,洞口土体加固 封门 洞口止水圈,45,洞口土体加固,黏性土洞口稳定性分析,加固区,46,两种常用封门形式,砌块式封门,钢板桩封门,47,洞口止水圈,48,顶管姿态控制与纠偏,导向系统 测量系统 纠偏系统 对机头偏转差 的针对性措施,49,50,注浆减阻技术,注浆孔,51,顶进过程中的沉降控制措施,严格控制顶进的施工参数 选择合适的建筑空隙 严

7、格控制纠偏量 确保浆液压注质量 保证钢管锁口和洞口处的密封 必要的地面跟踪注浆,52,微型隧道施工法,53,先导式微型隧道施工法,先导头结构,54,螺旋式微型隧道施工法,55,泥水式微型隧道施工法,56,钢管幕顶进顺序,以横断面中轴线为基准对称进行 由下往上,57,管幕顶进后的处理措施,置换触变泥浆（或管外回填注浆） 钢管锁口止水处理 钢管混凝土填充 钢管端部与工作井的连接,58,沉降监测,在管幕上方及周边的道路、重要建筑物及临近隧道埋设监测点； 施工前进行初始数据采集； 对于顶管施工中已经穿越或即将穿越，以及沉降变化量大的点，应适当加密监测频率； 注浆时应跟踪监测； 当监测值超过报警值时应立

8、即采取相应措施。,59,管幕保护下地下结构施工,开挖方案 开挖方法：全断面法、台阶法、中隔墙法等。 箱涵顶进方案,60,管幕箱涵施工方法,推进方案（RBJ工法） 牵引方案（FJ工法） 推拉结合方案（ESA工法）,61,RBJ工法,后背墙,千斤顶,工具头,62,网格工具头,63,中继间及其防水措施,64,FJ工法,65,ESA工法,66,管幕工法实例,厦门市高崎互通连接线下穿既有铁路 上海市中环线北虹路下立交工程 台北市復興北路穿越機場地下道工程,67,高崎互通连接线下穿既有铁路,鹰厦铁路,高崎互通线,铁路穿越段,嘉禾路,公路穿越段,68,主要施工技术,线路加固 管幕超前支护 分部开挖,69,管

9、幕,70,钢管铺设方法,水平定向钻进法夯管法,钻导向孔,71,扩孔钻头,施工中的管幕,C型钢锁口,72,分部开挖,73,上海市中环线北虹路下立交工程,施工平面布置图,74,工程概况,管幕和箱涵位于1灰色淤泥质粉质粘土和灰色淤泥质粘土层，为饱和软土。含水量大、承载力低、渗透系数小。 管幕顶部覆土层厚度：4.5m5.0m。,75,南北二座工作井的尺寸： LBH24.6m41m17m， 工作井采用地下连续墙法施工墙厚B0.8m，入土深度H=31m。 南北二座工作井的出洞段土体加固范围：LBH8m38m18m； 加固强度：qu=0.8Mpa。,76,钢管幕：80 根97010 带锁口的钢管，形成口字形管幕。锁口材料为角钢1008010，管幕段长度126m。 箱涵：矩形双孔钢筋混凝土结构，为双向八车道。结构外包尺寸：34.2m7.85m，箱涵共分8节。,77,管幕施作方案,8套泥水平衡顶管掘进机由北井向南井顶进,基准管,78,箱涵推进方案,由南北二座工作井同时向中间推进箱涵； 在箱涵推进前，先完成100 m以上暗埋段结构施工，并以此作为箱涵推进的后靠结构； 出洞段8m范围先进行土体加固，以满足破墙后的开挖面稳定； 管幕内土体不加固，大网格内设小网格，以保持不同工况下的开挖面稳定； 在每座工作井内设置80只2500kN千斤顶，采用液压同步施工技术推进； 通过设置可靠的密封止水装置