管幕法施工工艺

在隧道工程中，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，一起来探讨一下隧道的辅助工法中的“管幕法”吧！

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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。

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。

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：

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

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

钻进液：

顶管法概述

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

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

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

顶管进出洞技术

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：

先导式微型隧道施工法：

螺旋式微型隧道施工法：

泥水式微型隧道施工法：

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－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）

管幕工法实例

工程概况：

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。

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：

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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