74


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。
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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）
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RBJ工法
工具头 千斤顶
后背墙
61
网格工具头
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中继间及其防水措施
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FJ工法
64
ESA工法
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管幕工法实例

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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
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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。
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定（导）向钻进法
24
定向钻进铺管流程
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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
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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
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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
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主要施工技术

线路加固 管幕超前支护 分部开挖
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管幕
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钢管铺设方法

水平定向钻进法＋夯管法
钻导向孔
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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
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上海市中环线北虹路下立交工程
施工平面布置图
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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。
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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
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顶管法 施工流程
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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
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顶管进出洞技术

洞口土体加固 封门 洞口止水圈
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洞口土体加固
加固区
黏性土洞口稳定性分析
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两种常用封门形式
砌块式封门
钢板桩封门
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洞口止水圈
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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
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手掘式顶管
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挤压式顶管
土
管
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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
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两种平衡方式
单一泥水平衡式
机械平衡式
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泥水平衡顶管掘进机
泥水仓
直径φ800mm
直径φ1650mm
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气压式泥水平衡掘进机
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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。
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钻进液
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水平螺旋钻进法
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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
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顶管法概述
弧形顶铁
环形顶铁
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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
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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