管幕法施工技术图文介绍
管幕法施工技术
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
•扇形
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)
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
•土压力表
•主 轴
•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
顶管法 施工流程
顶管工作井及其布置
•止水洞圈
•顶铁
•钢管
•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
新管幕工法概述
新管幕工法适用于回填土 、砂土 、黏土 、岩层等 各种地层 ,必要时工程不需降水 ,在施工中采取止水 措施处理 。
图 6 沈阳地铁某站横通道施工流程图
3. 3 新管幕工法的一些关键控制措施 由于首次在国内引用新管幕工法 ,为了保证引
进成功 ,需要一些严格的质量技术控制措施 。现对 施工中新管幕工法的一些关键点控制措施作简单 介绍 。 3. 3. 1 钢管顶进
1) 顶进力选择 。根据施工具体条件 ,上部断面 几排钢管顶进时采用 700 t 顶进力 ; 下部断面考虑 覆土深度 ,采用1 000 t 顶进力 ,并根据施工具体条 件适当调节顶进力 。
合理 、有效地利用城市空间已成世界各大城市 共同面临的问题 , 尤其是对地下空间合理的开发和
利用 。面对城市拥挤的交通 、建筑结构物的林立和 地下管线的密集 , 如何选用适当的施工方法来开发 利用地下空间是各方所关心的问题 。以往的那种直 接开挖施作结构的方法逐渐被人摒弃 , 暗挖等一些 非明挖方法日益受人推崇 , 避免或尽可能地减少对 周边环境的影响已经成为各方的共识 。新管幕工法 就是这样一种非明挖的方法 。
2 新管幕工法概述
新管幕工法是对管幕工法的一种改进 ,但与管 幕工法有很大的区别 。新管幕工法所顶钢管均为大 直径钢管 (直径一般在1 800 mm 以上) 。采用大直 径钢管的目的 ,就是可以在施工后期直接将拟建结 构物外轮廓 (结构底板 、顶板 、墙体) 施做于所顶钢管 形成的管排内 ,从而完成地下结构的构筑 。从表 1 可以看出 ,管幕工法所顶钢管直径一般较小 ,拟建结 构物的外轮廓也只是构筑在管排的内侧 。广义地 说 ,其施工原理与矿山开挖中的管棚法相似 ,一般只 作为施工的临时支撑使用 。
管幕法施工技术共93页文档
15、机会是不守纪律的。——雨果
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
管幕法施工技术
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
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2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
管幕法施工技术图文介绍 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
管幕法施工的简介
管幕法作为穿越道路、铁路、机场等的非开挖技术，在日本、美国和中国台湾都取得了较好的效果。
管幕钢管锁口相连，管幕形成后在锁口处注入止水剂或者砂浆，形成密封的止水管幕。
然后在管幕的保护下，对管幕内土体加固处理后，边开挖边支撑，直至管幕段开挖贯通，再浇筑结构体；或者先在两侧工作井内现浇箱涵，然后边开挖土体边牵引对拉箱涵。
日本在箱涵顶进方面研究较早并开发出许多工法如：esa（endless self-advancing）,fj(front jacking)工法等。
根据台北市政府工务局新建工程处“松山机场地下道工程简介”，1989年台北松山机场地下通道工程由日本铁建公司承建，采用管幕结合esa箱涵推进工法施工，长100m，箱涵宽22.2m，高7.5m，水平注浆法加固管幕内土体。
1991年日本近几公路松原海南线松尾工程采用esa工法推进大断面箱涵，箱涵宽26.6m，高8.3m，长121m[1]。
2000年大池成田线高速公路下大断面箱涵长度47m,宽19.8m，高7.33m，采用管幕结合fj工法施工，注浆加固管幕内土体[2]。
在软土地层中，以上工法和工程如位于软土地层均要对网格工具管开挖面前的土体进行加固以维持土体的平衡。
管幕法是利用微型顶管技术在拟建的地下建筑物四周顶入钢管或其他材质的管子，钢管之间采用锁口连接并注入防水材料而形成水密性地下空间，在此空间内可修建地下建筑物。
比较早期采用管幕法的工程是1979年的比利时antewerp地铁车站的修建[3]，以后日本逐渐发展并普遍应用管幕工法，中国香港及台湾地区、新加坡、马来西亚已逐渐应用[4] [5]。
实测和理论分析均表明具有一定刚度的管幕能显著减小地表变形，增加开挖面稳定性[6]~[8]。
上海市中环线北虹路下立交工程是中环线的重要组成部分，其轴线基本呈南北走向，沿虹许路穿越虹桥路、西郊宾馆接入北虹路，为大断面长距离浅埋式地道工程。
（见图1）由于虹桥路上交通繁忙，地下有许多管线。
新管幕法(NTR)工法介绍(中铁咨询)
新管幕法（NTR 工法）修建地铁车站关键技术中铁工程设计咨询集团有限公司二OO九年十二月目录一、NTR工法介绍二、工程实例三、经验总结NTR工法是意大利的Smet Boring公司开发的地下构筑物施工工法，其基本原理是在列车运行线下部压入大口径钢管后在钢管内部形成柱子及侧壁，然后开挖路基内部，并最终完成构筑物。
韩国跟踪该项技术，将该工法成功引入韩国，并形成新管幕法（New Tublar Roof Method），简称NTR工法。
在韩国，用该工法已经修建90余项地下工程（包括在建），其中有3座地铁车站。
NTR工法基本步骤：开挖竖井钢管顶进注浆加固钢管开孔浇注结构衬砌开挖土方施作内部结构工法特点：利用大直径的顶管施工，先完成全部或部分永久钢筋混凝土结构，然后以此作为支护，进行结构内土方开挖，最终完成全部地下结构。
从结构分类看，NTR工法形成的地下结构为单层结构，在施工及使用阶段承担围岩的全部荷载。
工法特点：优点：1、封闭性较好，对软弱地基、富水沙质地区施工有利,可不进行降水（或仅进行局部降水）；2、前期施工在钢管内进行，施工安全性较高，引起地面沉降量较小；3、可实现单拱无柱大跨度结构，建筑物空间使用方便，视野开阔；4、施工进度相对较快，特别在特殊地层，大跨度断面，避免了传统暗挖法的多次受力转换。
车站位于黄河北大街下，车站长度179.8m ，宽26.2m ，为岛式站台车站。
南、北两端各设一座风井，共3个出入口。
1号风井2号风井北 沈阳某地铁车站本工程所处地区属第四系浑河新扇。
车站基本位于中粗砂及圆砾层中，拱顶位于粉质粘土层，仰拱位于泥砾层。
地下水赋存类型属第四系松散岩类孔隙潜水，勘察期间地下水埋深为8.7～14.2m ，人工填土粉质粘土中粗砂圆砾泥砾工程及水文地质概况：设计思路1、开挖1、2号风井，兼做施工竖井；2、开挖横通道，并完成横通道主体结构，同时预留施工主体钢管条件；3、进行主体顶管、主体混凝土浇筑、土方开挖。
管幕法施工的简介
管幕法施工的简介管幕法作为穿越道路、铁路、机场等的非开挖技术，在日本、美国和中国台湾都取得了较好的效果。
管幕钢管锁口相连，管幕形成后在锁口处注入止水剂或者砂浆，形成密封的止水管幕。
然后在管幕的保护下，对管幕内土体加固处理后，边开挖边支撑，直至管幕段开挖贯通，再浇筑结构体；或者先在两侧工作井内现浇箱涵，然后边开挖土体边牵引对拉箱涵。
日本在箱涵顶进方面研究较早并开发出许多工法如：esa（endless self-advancing）,fj(front jacking)工法等。
根据台北市政府工务局新建工程处“松山机场地下道工程简介”，1989年台北松山机场地下通道工程由日本铁建公司承建，采用管幕结合esa 箱涵推进工法施工，长100m，箱涵宽22.2m，高7.5m，水平注浆法加固管幕内土体。
1991年日本近几公路松原海南线松尾工程采用esa 工法推进大断面箱涵，箱涵宽26.6m，高8.3m，长121m[1]。
2000年大池成田线高速公路下大断面箱涵长度47m,宽19.8m，高7.33m，采用管幕结合fj工法施工，注浆加固管幕内土体[2]。
在软土地层中，以上工法和工程如位于软土地层均要对网格工具管开挖面前的土体进行加固以维持土体的平衡。
管幕法是利用微型顶管技术在拟建的地下建筑物四周顶入钢管或其他材质的管子，钢管之间采用锁口连接并注入防水材料而形成水密性地下空间，在此空间内可修建地下建筑物。
比较早期采用管幕法的工程是1979年的比利时antewerp地铁车站的修建[3]，以后日本逐渐发展并普遍应用管幕工法，中国香港及台湾地区、新加坡、马来西亚已逐渐应用[4] [5]。
实测和理论分析均表明具有一定刚度的管幕能显著减小地表变形，增加开挖面稳定性[6]~[8]。
上海市中环线北虹路下立交工程是中环线的重要组成部分，其轴线基本呈南北走向，沿虹许路穿越虹桥路、西郊宾馆接入北虹路，为大断面长距离浅埋式地道工程。
（见图1）由于虹桥路上交通繁忙，地下有许多管线。
工程施工管幕法施工技术共92页文档
Hale Waihona Puke 6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
工程施工管幕法施工技术
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
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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。
75
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
角撑 围檩 垂直 支撑
20
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
21
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。
加 固
开挖方法：全断面法、台阶法、中隔墙法等。 箱涵顶进方案
59
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）
60
RBJ工法
工具头 千斤顶
后背墙
61
网格工具头
62
中继间及其防水措施
63
FJ工法
64
ESA工法
65
管幕工法实例
76
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
77
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。
23
定（导）向钻进法
24
定向钻进铺管流程
25
导向孔施工
钻头构造 钻头 较大 大小 中等 较小 孔内动力 钻具 岩层
土质 淤泥质黏土 较干燥的软黏土、 硬黏土、 粗砂等 致密砂等
26
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 牙轮式 / 硬岩
2
插板法
3
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°
4
浅层地表超前锚杆注浆加固法
砂浆锚杆
5
水平旋喷或水平搅拌法
6
冷冻法
7
管棚法
管棚钢管 钢拱架
8
管幕法
9
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。
管幕施工在国内尚属首次。
管幕施工效果
厦门市高崎互通连接线下穿鹰厦铁路隧道长管幕
施工工程进展顺利，在施工过程中各钢管安装方向控制
较好，最大偏差在15cm以内。由于施工过程中注浆等施
工措施及时到位，地表沉降较小，最大沉降在5mm以
内。目前已全部贯通
（三）以厦门工程为例介绍管幕的施 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，其下为第四系全 新统长乐组海相沉积层，第四系更新统龙海组冲、洪积层以及
xx互通连接线下穿既有铁路 xx路下立交工程 xx北路穿越機場地下道工程
66
xx互通连接线下穿既有铁路
嘉禾路 xx互通线
公路穿越段 铁路穿越段
鹰厦铁路
67
主要施工技术
线路加固 管幕超前支护 分部开挖
68
管幕
69
钢管铺设方法
水平定向钻进法＋夯管法
钻导向孔
70
扩孔钻头
C型钢锁口
施工中的管幕
1. 西单站
北京地铁四号线西单站由中铁17局集团承建，上跨既有线 下穿长安街 ，我公司承担了下穿长安街的暗挖管幕施工。
管幕采用“前拉后夯”的施工方法，钢管直径为
Φ325mm，壁厚12mm，长度46.8m。管幕布置在长安街下面距
地面约3.5m处。管帷幕距污水管上部约200mm，钢管之间横向
中心间距为400mm，无扣件连接。管外跟进回填注浆采用 Φ60mm花管。
3.国外
希腊雅典Aktor公司使用Bortec公司BM600L顶管机，
承建48米宽穿越双线铁路的地下通道、连接奥运会场和新 闻中心的管幕施工。设计77根12.5米长的Φ609*11mm的钢 管组成的管幕，覆盖层仅60-90cm，路基约60cm，地层为 密实的沙质粘土和道渣。钢管由两节6.25米焊接而成，顶进 后灌混凝土。
管、形成“口”字型矩形的管幕顶进工程。设计要求管幕钢管的施
工精度控制在±3cm，但是施工中出现了沉降严重超标的情况，一 种是在管幕施工段造成地表沉降超过20cm，另一种在箱涵顶进阶段
形成地表沉降高达26cm。
2.崇文门车站
由北京中铁隧道集团承建北京地铁五号线崇文门
车站采用了Φ600 超前咬合管幕方案。超前管幕在新 建结构拱部上方 300mm 处布置 , 全长 36m, 钢管直径 Φ600mm,壁厚16mm。
φ8钢筋网：单层设置， 网格间距20cm*20cm 喷C25砼，厚25cm I20a横撑
72
上海市中环线北虹路下立交工程
施工平面布置图
73
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。
71
分部开挖
φ299管幕 φ42超前注浆小导管 l=3.5m，间距0.3m 2m一环 φ299钢管 φ8双层钢筋网15cm*15cm I25a型钢钢架 喷射C25砼厚35cm 一次模筑砼 防水层 二次模筑砼
锁脚锚管 L=3.0m
隧 道 中 线
φ8钢筋网：双层设置， 网格间距20cm*20cm 喷C25砼，厚30cm I25a竖撑 下穿铁路施工步骤
41
顶管法 施工流程
42
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
43
顶管进出洞技术
洞口土体加固 封门 洞口止水圈
44
洞口土体加固
加固区
黏性土洞口稳定性分析
45
两种常用封门形式
砌块式封门
钢板桩封门
46
洞口止水圈
47
顶管姿态控制与纠偏
管幕施工效果
管幕在施工过程各环节控制良好，开挖完成后地面
沉降几乎为零，局部最大沉降在1mm。现在北京地铁4
号线已全部贯通，将在９月底开通运营 。
2. 鞍山
哈大高速铁路鞍山隧道下穿既有军用铁路专线 ，该
隧道开挖断面尺寸13.4m×11.3m，覆土层最小厚度为4m 左右，暗挖隧道与既有铁路线小角度斜交，下穿段长度 近50m。隧道穿越地层主要为粉质粘土层及粘土层，因 此，为了确保施工安全和既有线路的正常运行，采用了
长度为50m的φ299mm管幕作为超前支护，管幕沿隧道
拱部及侧面密排法分布，管幕分布示意图如下。
管幕
隧道开挖线
管幕布置示意图
管幕施工效果
本工程于2009年4月份开始施工，2009年6月份完
工，现已开挖至15米左右，一切正常。
3. 厦门
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。由中 铁24局集团承建，隧道分左右两线，其中左线78m，右 线110m。 隧道拱顶距地表的最小深度仅为2.5m，而110m长的
32
手掘式顶管
33
挤压式顶管
土
管
34
泥水平衡式顶管的原理
砂 砂
水
泥水
砂
水
砂
泥水
砂
水
砂
泥水
35
两种平衡方式
单一泥水平衡式
机械平衡式
36
泥水平衡顶管掘进机
泥水仓
直径φ800mm
直径φ1650mm
37
气压式泥水平衡掘进机
38
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。
27
钻进液
28
水平螺旋钻进法
29
夯管施工法
管径/mm 厚度/mm
≤250 ＞6
350～800 800～ 1200 ＞9 ＞12
1200～ 1500 ＞16
1500～ 2000 ＞20
30
顶管法概述
弧形顶铁
环形顶铁
31
工作管或掘进机
手掘式顶管 敞开式掘进 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
51
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