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管幕法施工工艺,图文解释让你一次就懂

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发表于 2017-6-17 16:50:05 | 显示全部楼层 |阅读模式

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隧道工程中,我们除了需要了解像盾构法这样的常见施工方法外,我们更需要了解隧道都有些什么辅助工法,因为它直接关系到了隧道的安全和经济效益,今天和小编一起来探讨一下隧道的辅助工法中的“管幕法”吧!

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。


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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。


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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。

管幕工法的适用范围:



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管幕设计概要

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[δ]=5mm


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管幕法施工

两大部分:1、钢管幕施工   2、管幕保护下地下结构施工

施工难点:1、管幕顶进精度控制  2、管幕施作时的地表变形控制

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,最终形成完整的地下通道。

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)

定(导)向钻进法

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钻进液:


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顶管法概述

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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

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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;覆土很薄或渗透系数特别大时易受阻


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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


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顶管进出洞技术

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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
微型隧道施工法:


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先导式微型隧道施工法:


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螺旋式微型隧道施工法:


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泥水式微型隧道施工法:



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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


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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

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即采取相应措施。


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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)


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管幕工法实例

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工程概况:


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管幕和箱涵位于③1灰色淤泥质粉质粘土和④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:4.5m~5.0m。

南北二座工作井的尺寸:

L×B×H=24.6m×41m×17m,

工作井采用地下连续墙法施工墙厚B=0.8m,入土深度H=31m。

南北二座工作井的出洞段土体加固范围:L×B×H=8m×38m×18m;加固强度:qu=0.8Mpa。


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钢管幕:80 根Φ970×10 带锁口的钢管,形成口字形管幕。锁口材料为角钢100×80×10,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:34.2m×7.85m,箱涵共分8节。

管幕施作方案:


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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,在管幕与箱涵外壁之间压注优质的触变泥浆。


管幕法施工过程
在这里以厦门为例介绍一下管幕法的施工过程:

厦门市高崎互通连接线同既有鹰厦铁路杏林大桥成小角度斜交,互通连接线采用下穿隧道方式通过。隧道分左右两线,其中左线78m,右线110m。隧道通过地段地表为第四系全新统人工填筑土,结构松散、厚度4m左右,隧道拱顶距地表的最小深度仅为2.5m,而110m长的管幕施工在国内尚属首次。


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△施工现场图


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