北虹路管幕法工程介绍
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管幕法隧道新技术
内容
一、 工程概况 二、钢管幕顶进 三、箱涵顶进 四、结论
一、工程概况
1 引言
上海市中环线A3.5标管幕法隧道从虹许路、虹桥 路口穿越虹桥路和西郊宾馆至北虹路。管幕段隧 道长度126m，双向八车道，宽34.2m，高
7.85m。 由于虹桥路地下管线和西郊宾馆的环境影响，市 政二公司经反复研究，大胆创新，采用管幕、箱 涵推进的优化方案。这是目前世界上最大断面的 管幕法隧道，也是国内首次在饱和软土地层中进 行管幕法工程。该方案特点是大大降低了工程成 本，缩短工期，并提高了安全性。
7 、变形控制
管幕与箱涵之间的建筑空隙采用特种复合泥浆 充填
推进中及时对地面及管幕变形进行测量 首节箱涵推进后，管幕变形不超过7mm
管 幕 变 形 /mm
2
10月16日测斜
10月17日测斜
1
10月18日测斜
0
-1
-2
百度文库
-3
-4
-5
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0
20
40
60
80
100
120
140
距 北 井 距 离/m
1.0m
7.85m
1.3m 0.8m
1.4m
顶板
中墙
侧墙
第一节箱涵推进后的全貌
二、 钢管幕施工
1、SJ型 泥水平衡顶管掘进机
2、 高精度方向控制系统
激光导向测量及计算机控制纠偏 激光反射诱导装置 倾斜仪传感器显示 旋转仪传感器显示 过渡钢管导向，
拉杆限位 姿态控制曲线
引导纠偏系统
导向墩
箱涵
导向墩
导向墩
数据传输 无线通讯
控制台
电台
电台
测站
P2 P2 P2
ML MR
测量控制系统
左侧后面测点 坐标格
箱涵测点布置
右侧前面测点
6、 开挖面稳定性
网格工具头的开口率约45％，许多地方受到挤 压，对④号土，大网格状态可维持开挖面稳定
在箱涵预制的 时间间隔内， 开挖面网格用 木板封住
首节箱涵推进后上排管幕变形
复合泥浆特性
采用特种复合泥浆 成分：Mg0.45AL(OH)3.72CL0.14 . 0.5H2O0 具有止水、支撑、润滑等作用
性能参数
配比为：清水1000克、复合剂60克 密度 1.03g/cm3 漏斗粘度 53s 动切力 9Pa 静切力10.5 Pa
4、 推力计算和控制
采用单向推进，由北井向南井推进126m 推进阻力由迎面阻力、底部、顶部、两侧摩阻力
组成 采用特种复合泥浆减阻 设计推力为200000kN 推进力由370m暗埋段结构作为后靠，提供反力
推 进 阻 力 /t
8000
平台 7000 滑动
6000
5000
4000
3000
2000 0
2、 当箱涵起步后的底部摩阻力减小一半，为 2000t，顶力系数n=0.425
3、 在深搅加固区， 采用挖机掏空 大网格内的土体， 尚有较多区域受到 正面挤压。这时的 总推力在5000t～6000t 之间。
4、 当网格工具头穿过加固
区，迎面阻力会发生突
降，最小值4300t。
5、 在原状土的正常情况下， 正面土体全部挤入网格的总 推 力 为 6200t 。 这 时 的 迎 面 阻力在4000t左右。
首节 箱 涵 推 进 阻力 曲 线 图
2.65m,6950t
18m,7200t
注浆区
6.0m,4300t
深搅桩区
0.5m,2000t
原状土区
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
推进距离 /m
首节箱涵推力分析
1 箱涵在推进平台上的起步推力（底板下）为 4000t ，首节箱涵自重 4700t ，顶力系数： n＝ 4000/4700＝0.85
5、 周围环境
虹桥路为交通干道，地下管线密布 西郊宾馆为重要的区域 周围为高级别墅住宅区
西郊宾馆
虹桥路
6、 工程地质情况
管幕段为 ④软土 含水量w＝50％，粘聚力c＝10kPa，内摩擦角φ=10.5度
7、 工作井
围护结构为800mm地下墙，墙深31m 工作井平面外包尺寸： 41m×24.6m 挖土深度17m
2、 日本做法
ESA工法：钢绞线把预制箱涵串在一 起， 利用自重和串芯油缸逐节推进， 不需对后靠土体进行加固
FJ 工法： 通过钢绞线和串芯油缸，将一 端固定，另端牵引推进
特点：1）需对管幕内土体进行预先加固 2）需开挖导坑，布设轨道 3）施工场地大 4）工程费用大 5) 工期长
3、 本工法(RBJ)的特点
网格工具头前后图片
2、 箱涵洞口止水装置
止水装置主要由弹簧钢板和橡胶止水垫组成， 用螺栓沿圈梁一周固定。
管幕
圈梁
注浆孔
弹簧钢板
铰链
橡胶止水垫
推进方向
箱涵顶板
3、 箱涵出洞
北出洞段3.0m深搅桩加固，5m压密注浆 地下墙采用粉碎性爆破拆除 箱涵进入深搅加固区，用挖掘机挖除大
网格内土体，边挤压边推进 箱涵进入压密注浆加固区，也是采用挖
特种泥浆制备
制备后的泥浆
四、结论
1 饱和软土地层中，采用管幕结合箱涵推 进工法（RBJ）是合理可行的。
2 通过采用高精度方向控制措施，能够保 证管幕施工时钢管的顶进偏差在允许的 范围内。
3 采用出洞8m土体加固，可维持出洞段开 挖面稳定。
4 对于饱和软土，采用网格挤土的方式， 同时利用网格维持开挖面稳定是可行的。
8 钢管幕情况
长度：126m，钢管幕：φ970×10 根数：80根，覆土厚度：4.5～5.0m
34000
7850
管幕锁口
锁口由100×80 × 10的 不等边角钢组成
管幕锁口细部构造
9、 箱涵情况
外包尺寸： 34.2m × 7.85m 总长126m，共分7节，每节长约18m
34.2m
0.06
0.04
0.02
0.00
-0.02
-0.04 0
20
40
60
80
100
120
140
顶 进 长 度/m
三、 箱涵顶进
1、 网格工具头
网格工具头水平向分20格，竖向共分3层。 水平净间距为1.5m，竖向净间距为1.4m 网格工具头长度为1.3m 将网格分成11个组件 在工厂里预制好， 运输到现场后 再拼装成整体， 并与首节箱涵 连成一体。
机挖土方式，边挤压边推进。 箱涵进入原状土，土体挤入网格内，然
后由挖机挖土
箱涵出洞流程
网格推入止水带内 地下墙爆破、清渣
推进箱涵
箱涵进入原状土 弃土由暗埋段运出
挖掘机挖加固体
出洞结束
地下墙爆破后情况
地下墙拆除后的深搅桩
箱涵洞口止水装置
出洞段的挖土情况
伸入网格内挖土
土方车将弃土运入暗埋段
6、 累计进尺为18m时，推 进阻力增加到7200t。
箱涵推进液压动力站
顶进中安装垫块
370m长的暗埋段结构内全貌
5、 箱涵姿态控制
计算机液压同步推进系统 工作井内箱涵两侧设置导向墩 每推进50cm测量一次箱涵姿态 箱涵的竖向高程由底排管幕控制 首节箱涵推进后，偏差在1cm以内
液压同步推进系统
钢管幕顶进控制
管幕顶进准备
顶管机安装
钢管幕洞口止水装置安装
钢管幕顶进
安装顶铁
钢管幕顶进
多台掘进机同时顶进
钢管幕顶进后情况
3 、钢管幕顶进偏差实测
以上排第三号管幕实测为例
高程偏差 4.5cm 左右偏差 4.0cm
绝大多数管幕偏差在5cm范围内
3号管实测高程偏差曲线
高程偏差/m
3号管
5 通过把暗埋段结构作为后靠，使工程更 安全可靠。
6 在箱涵与管幕之间压入专用复合泥浆材 料，既减少了地面沉降，又降低了推进 阻力。
谢谢大家
1）管幕内土体不加固，不需开挖导洞 2）利用暗埋段做顶进后靠 3) 箱涵推进时采用网格工具头稳定开
挖面土体 4）在箱涵推进过程中，在管幕与箱涵之间 压注复合泥浆，控制地面沉降和减小推进阻力
4 本工程地理位置
北虹路（穿越西郊宾馆和虹桥路）
上海市中环线总平面
北工作井
管幕 段
南工作井
126m
北虹路管幕法隧道工程平面图
内容
一、 工程概况 二、钢管幕顶进 三、箱涵顶进 四、结论
一、工程概况
1 引言
上海市中环线A3.5标管幕法隧道从虹许路、虹桥 路口穿越虹桥路和西郊宾馆至北虹路。管幕段隧 道长度126m，双向八车道，宽34.2m，高
7.85m。 由于虹桥路地下管线和西郊宾馆的环境影响，市 政二公司经反复研究，大胆创新，采用管幕、箱 涵推进的优化方案。这是目前世界上最大断面的 管幕法隧道，也是国内首次在饱和软土地层中进 行管幕法工程。该方案特点是大大降低了工程成 本，缩短工期，并提高了安全性。
7 、变形控制
管幕与箱涵之间的建筑空隙采用特种复合泥浆 充填
推进中及时对地面及管幕变形进行测量 首节箱涵推进后，管幕变形不超过7mm
管 幕 变 形 /mm
2
10月16日测斜
10月17日测斜
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距 北 井 距 离/m
1.0m
7.85m
1.3m 0.8m
1.4m
顶板
中墙
侧墙
第一节箱涵推进后的全貌
二、 钢管幕施工
1、SJ型 泥水平衡顶管掘进机
2、 高精度方向控制系统
激光导向测量及计算机控制纠偏 激光反射诱导装置 倾斜仪传感器显示 旋转仪传感器显示 过渡钢管导向，
拉杆限位 姿态控制曲线
引导纠偏系统
导向墩
箱涵
导向墩
导向墩
数据传输 无线通讯
控制台
电台
电台
测站
P2 P2 P2
ML MR
测量控制系统
左侧后面测点 坐标格
箱涵测点布置
右侧前面测点
6、 开挖面稳定性
网格工具头的开口率约45％，许多地方受到挤 压，对④号土，大网格状态可维持开挖面稳定
在箱涵预制的 时间间隔内， 开挖面网格用 木板封住
首节箱涵推进后上排管幕变形
复合泥浆特性
采用特种复合泥浆 成分：Mg0.45AL(OH)3.72CL0.14 . 0.5H2O0 具有止水、支撑、润滑等作用
性能参数
配比为：清水1000克、复合剂60克 密度 1.03g/cm3 漏斗粘度 53s 动切力 9Pa 静切力10.5 Pa
4、 推力计算和控制
采用单向推进，由北井向南井推进126m 推进阻力由迎面阻力、底部、顶部、两侧摩阻力
组成 采用特种复合泥浆减阻 设计推力为200000kN 推进力由370m暗埋段结构作为后靠，提供反力
推 进 阻 力 /t
8000
平台 7000 滑动
6000
5000
4000
3000
2000 0
2、 当箱涵起步后的底部摩阻力减小一半，为 2000t，顶力系数n=0.425
3、 在深搅加固区， 采用挖机掏空 大网格内的土体， 尚有较多区域受到 正面挤压。这时的 总推力在5000t～6000t 之间。
4、 当网格工具头穿过加固
区，迎面阻力会发生突
降，最小值4300t。
5、 在原状土的正常情况下， 正面土体全部挤入网格的总 推 力 为 6200t 。 这 时 的 迎 面 阻力在4000t左右。
首节 箱 涵 推 进 阻力 曲 线 图
2.65m,6950t
18m,7200t
注浆区
6.0m,4300t
深搅桩区
0.5m,2000t
原状土区
2
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推进距离 /m
首节箱涵推力分析
1 箱涵在推进平台上的起步推力（底板下）为 4000t ，首节箱涵自重 4700t ，顶力系数： n＝ 4000/4700＝0.85
5、 周围环境
虹桥路为交通干道，地下管线密布 西郊宾馆为重要的区域 周围为高级别墅住宅区
西郊宾馆
虹桥路
6、 工程地质情况
管幕段为 ④软土 含水量w＝50％，粘聚力c＝10kPa，内摩擦角φ=10.5度
7、 工作井
围护结构为800mm地下墙，墙深31m 工作井平面外包尺寸： 41m×24.6m 挖土深度17m
2、 日本做法
ESA工法：钢绞线把预制箱涵串在一 起， 利用自重和串芯油缸逐节推进， 不需对后靠土体进行加固
FJ 工法： 通过钢绞线和串芯油缸，将一 端固定，另端牵引推进
特点：1）需对管幕内土体进行预先加固 2）需开挖导坑，布设轨道 3）施工场地大 4）工程费用大 5) 工期长
3、 本工法(RBJ)的特点
网格工具头前后图片
2、 箱涵洞口止水装置
止水装置主要由弹簧钢板和橡胶止水垫组成， 用螺栓沿圈梁一周固定。
管幕
圈梁
注浆孔
弹簧钢板
铰链
橡胶止水垫
推进方向
箱涵顶板
3、 箱涵出洞
北出洞段3.0m深搅桩加固，5m压密注浆 地下墙采用粉碎性爆破拆除 箱涵进入深搅加固区，用挖掘机挖除大
网格内土体，边挤压边推进 箱涵进入压密注浆加固区，也是采用挖
特种泥浆制备
制备后的泥浆
四、结论
1 饱和软土地层中，采用管幕结合箱涵推 进工法（RBJ）是合理可行的。
2 通过采用高精度方向控制措施，能够保 证管幕施工时钢管的顶进偏差在允许的 范围内。
3 采用出洞8m土体加固，可维持出洞段开 挖面稳定。
4 对于饱和软土，采用网格挤土的方式， 同时利用网格维持开挖面稳定是可行的。
8 钢管幕情况
长度：126m，钢管幕：φ970×10 根数：80根，覆土厚度：4.5～5.0m
34000
7850
管幕锁口
锁口由100×80 × 10的 不等边角钢组成
管幕锁口细部构造
9、 箱涵情况
外包尺寸： 34.2m × 7.85m 总长126m，共分7节，每节长约18m
34.2m
0.06
0.04
0.02
0.00
-0.02
-0.04 0
20
40
60
80
100
120
140
顶 进 长 度/m
三、 箱涵顶进
1、 网格工具头
网格工具头水平向分20格，竖向共分3层。 水平净间距为1.5m，竖向净间距为1.4m 网格工具头长度为1.3m 将网格分成11个组件 在工厂里预制好， 运输到现场后 再拼装成整体， 并与首节箱涵 连成一体。
机挖土方式，边挤压边推进。 箱涵进入原状土，土体挤入网格内，然
后由挖机挖土
箱涵出洞流程
网格推入止水带内 地下墙爆破、清渣
推进箱涵
箱涵进入原状土 弃土由暗埋段运出
挖掘机挖加固体
出洞结束
地下墙爆破后情况
地下墙拆除后的深搅桩
箱涵洞口止水装置
出洞段的挖土情况
伸入网格内挖土
土方车将弃土运入暗埋段
6、 累计进尺为18m时，推 进阻力增加到7200t。
箱涵推进液压动力站
顶进中安装垫块
370m长的暗埋段结构内全貌
5、 箱涵姿态控制
计算机液压同步推进系统 工作井内箱涵两侧设置导向墩 每推进50cm测量一次箱涵姿态 箱涵的竖向高程由底排管幕控制 首节箱涵推进后，偏差在1cm以内
液压同步推进系统
钢管幕顶进控制
管幕顶进准备
顶管机安装
钢管幕洞口止水装置安装
钢管幕顶进
安装顶铁
钢管幕顶进
多台掘进机同时顶进
钢管幕顶进后情况
3 、钢管幕顶进偏差实测
以上排第三号管幕实测为例
高程偏差 4.5cm 左右偏差 4.0cm
绝大多数管幕偏差在5cm范围内
3号管实测高程偏差曲线
高程偏差/m
3号管
5 通过把暗埋段结构作为后靠，使工程更 安全可靠。
6 在箱涵与管幕之间压入专用复合泥浆材 料，既减少了地面沉降，又降低了推进 阻力。
谢谢大家
1）管幕内土体不加固，不需开挖导洞 2）利用暗埋段做顶进后靠 3) 箱涵推进时采用网格工具头稳定开
挖面土体 4）在箱涵推进过程中，在管幕与箱涵之间 压注复合泥浆，控制地面沉降和减小推进阻力
4 本工程地理位置
北虹路（穿越西郊宾馆和虹桥路）
上海市中环线总平面
北工作井
管幕 段
南工作井
126m
北虹路管幕法隧道工程平面图