管幕法施工技术图文介绍

手掘式顶管
挤压式顶管
管 土
泥水平衡式顶管的原理
砂
水
砂
水
水 砂
砂
泥水
砂
泥水
砂
泥水
两种平衡方式
单一泥水平衡式
机械平衡式
泥水平衡顶管掘进机
泥水仓
直径φ800mm
直径φ1650mm
气压式泥水平衡掘进机
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。
❖ 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。
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；
管幕法施工技术
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
掌子面
隧道工程中的辅助工法
掘进方向
❖ 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；
❖ 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
管棚支护的力学机理
棚架原理
管幕支护的力学机理
简支梁
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
管幕的形状
工具头
RBJ工法
千斤顶 后背墙
网格工具头
中继间及其防水措施
FJ工法
ESA工法
❖ 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。
插板法
小导管超前注浆法
掘进方向
直径φ32～60mm 长度3～4m 外插角5°～30°
浅层地表超前锚杆注浆加固法
砂浆锚杆
水平旋喷或水平搅拌法
冷冻法
管棚法
管棚钢管
钢拱架
管幕法
管幕工法概述
夯管施工法
管径/mm ≤250 厚度/mm ＞6
350～800 800～ 1200
＞9
＞12
31
1200～ 1500
＞16
1500～ 2000
＞20
顶管法概述
弧形顶铁
环形顶铁
工作管或掘进机
❖ 手掘式顶管 ❖挤压式顶管 敞开式掘进 ❖ 气压平衡式掘进机 ❖ 泥水平衡式掘进机 ❖ 土压平衡式掘进机
扇形
半圆形
❖ 工况一
钢管配置
工况二
常用钢管锁口接头形式
公接榫
母接榫
管幕内支撑布置
管幕
围檩
角撑
垂直 支撑
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
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
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。
管幕保护下地下结构施工 ❖ 开挖方案
加
边挖
施作
拆
完
固
边撑
内衬
撑
成
开挖方法：全断面法、台阶法、中隔墙法等。
❖ 箱涵顶进方案
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）
定（导）向钻进法
定向钻进铺管流程
导向孔施工
钻头构造
钻头 较大 大小
中等
较小
土质 淤泥质黏土 较干燥的软黏土、 硬黏土、
粗砂等
致密砂等
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孔内动力 钻具
岩层
扩孔钻头与扩孔施工
扩孔时的钻具组合
最常 用
翼状 / 碎石土
螺旋形 / 碎石土
凹槽状 / 砂土
杆状 / 黏性土
牙Baidu Nhomakorabea式 / 硬岩
钻进液
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水平螺旋钻进法
顶管法 施工流程
顶管工作井及其布置
止水洞圈
钢管
顶铁
导轨
主顶油缸
后座墙
测量装置
后靠背
顶管进出洞技术
❖ 洞口土体加固 ❖ 封门 ❖ 洞口止水圈
洞口土体加固
加固区
黏性土洞口稳定性分析
两种常用封门形式
砌块式封门
钢板桩封门
洞口止水圈
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
海瑞克ELS激光导向纠偏系统
伊势机RSG反射诱导纠偏系统
注浆减阻技术
注浆孔
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
分类
特点
先导式 先顶进先导管形成先导孔，随后扩大先导孔， 同时顶进保护套管或永久管道
螺旋式 用切削钻头钻进成孔，并由螺旋钻杆排出钻 屑，同时顶进保护套管或永久管道
泥水式
用切削钻头钻进成孔，利用循环浆液排出钻 屑，同时顶进保护套管或永久管道。钻进时， 用水压、浆压或机械压力来平衡工作面压力， 维持工作面稳定
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先导式微型隧道施工法 先导头结构
螺旋式微型隧道施工法
泥水式微型隧道施工法
❖ 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。
土压平衡式顶管
刀盘 主轴
土压力表
泥土仓
螺旋输送机
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
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
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
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)