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
•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
•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
钻进液
水平螺旋钻进法
夯管施工法
管径/mm ≤250 厚度/mm ＞6
350～800 800～ 1200
＞9
＞12
1200
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
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
RBJ工法
•工具头
•千斤顶 •后背墙
网格工具头
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。
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
管幕法
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；
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）
•半圆形
钢管配置
工况一
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
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
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
土质 淤泥质黏土 较干燥的软黏土 、粗砂等
较小
硬黏土、 致密砂等
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
•牙轮式 / 硬岩
管幕法施工技术
2020年8月12日星期三
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
隧道工程中的辅助工法
•掌子面 •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；
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
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