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1、軟土地區管幕法箱涵頂進施工技術作者：佚名來源：廣東建設工程信息網發布時間：-1-13 10:42:13減小字體 增大字體 管幕法是運用頂管機建造大斷面地下空間施工技術，是一種新型地下暗挖技術。其原理是以單根鋼管頂進為基本，各鋼管間依托鎖口相連，并在鎖口處注入止水劑，形成密封止水幃幕。采用管幕法時，由于開挖土體或者推動箱涵是在管幕保護下進行，因而，可以明顯減少地面沉降和增長施工時開挖面穩定性，同步，由于管幕具備隔離地下水作用，故施工時無需減少地下水位。本文詳細討論了關于軟土地區管幕法箱涵頂進施工技術以及箱涵推動施工技術。 一、管幕頂進施工技術 （一）頂管進出洞技術辦法 1、土體加固 當在軟弱土地2、區進行施工時，由于管幕段所處土層基本為流塑狀土，含水量大，強度低，為保證管幕鋼管進出洞時洞口穩定性及防水規定，避免軟弱土體及地下水涌入工作井內，導致地表沉降，同步為增長始發井后靠土體穩定性，需要采用土體加固辦法。土體加固規定為： （1）土體加固、改良后土體無側限抗壓強度需不不大于1.2MPa。但也不能太高，以免導致頂管頂進時頂力太大，影響頂進精度。 （2）加固范疇按3米考慮。加固過程中，應對地表進行跟蹤監測，地表隆起應控制在20毫米以內。 2、頂管出洞技術辦法 （1）出洞施工 在出洞施工之前，需要通過開觀測孔等手段，確認加固后土體止水性達到設計規定，防止由于加固效果不良，導致洞口泥水涌入。若土3、層加固未達到設計規定，則需要進行二次加固解決，直到確認安全后，才可進行頂管出洞施工。 為防止掘進機出洞時發生磕頭現象，可采用如下辦法：調節后座主千斤頂合力中心，出洞時加密對掘進機偏差測量，一旦發既有下磕趨勢，及時用后座千斤頂進行糾偏。 （2）洞口止水裝置 在軟粘土及淤泥質粘土地區，地下水也是管幕施工一大影響因素。對于高地下水位地區，為避免推動過程中涌水及涌砂現象，應盡量選用品有水密性推動機頭，或在推動進行過程中進行止水灌漿。為有效地防止地下水、潤滑泥漿流入工作井內，需要設立有效洞口止水構造。 3、頂管進洞技術辦法 在機頭將要達到接受井時，要精準測出機頭姿態位置，盡量滿足橡膠法蘭與機頭同心規定。4、在頂管結束后，頂管首節與尾節和井壁預埋鋼環連接，并作密封解決。 （二）管幕滲漏防治 雖然在開挖前，管幕接口間壓注過高分子漿液，但隨著開挖進行，管幕接口依然也許滲漏。此時，依照滲漏點部位應分別采用辦法： （1）滲漏點在已開挖部位：此時用電鉆在連接口部位穿孔，直接壓注油溶性聚氨酯。也可以采用鋼板封堵后壓注聚氨酯。 （2）滲漏點在開挖部位前方：派人乘小車進入鋼管，在預定部位壓注聚氨酯漿液。如果發生在側壁且深度較大，視狀況可以在地面振管注漿。值得指出是，為保護地面綠化，管幕以上土體不容許注任何漿液。 （三）觸變泥漿減阻 頂進施工中，觸變泥漿應用是減少頂進阻力重要辦法。頂進時，通過頂管機鉸接處及管節上預5、留注漿孔，向管道外壁壓入一定量減阻泥漿，在管道四周外圍形成一種泥漿套，減少管節外壁壓入一定量減阻泥漿，從而減少頂進時頂力。泥漿套形成好壞，直接關系到減阻效果。 （四）鋼管焊接 為提高焊接質量與焊接速度，可以采用管道自動焊接技術，以人工焊接為輔，自動焊接為主。 由于管幕鋼管厚度較厚，管節頭部設單面坡口，尾部不設坡口，這樣管節頂進時不會減少受力面積，坡口采用45。 管節吊下井后，先進行拼接。拼接時，在前一節管節尾部燒焊幾種“搭子”，通過在搭子中打入鐵楔，可將后一節管節頭部整形，使之與前一節尾部能相連接。拼接時，先后管節間應留12毫米空隙，利于燒焊牢固。 （五）管幕頂進后解決辦法 （1）置換觸變泥漿6、 當相鄰兩根鋼管頂進結束后，進行觸變泥漿置換。置換材料選用純水泥漿，以便有足夠連接強度。置換過程按順序進行，通過回流孔將觸變泥漿完全排入鋼管內。置換時，需要嚴格控制水泥漿注漿壓力和注漿量。 （2）鋼管鎖口止水解決 為了防止箱涵頂進時，不發生滲漏泥水現象，在觸變泥漿置換完畢后，要運用預留注漿孔向鎖口部位壓注聚胺脂漿。同步，要預留足夠跟蹤注漿孔，以便在箱涵頂進過程中對局部滲漏點進行二次注漿。 （3）鋼管混凝土填充 在箱涵頂進前，在管幕某些鋼管內進行無收縮、免振搗混凝土填充，以加大管幕縱向剛度，和避免管幕局部浮現應力集中而屈服。 （4）鋼管端部與工作井連接 澆注混凝土后，將鋼管口部焊接封閉，再用鋼板7、與持續墻預留鋼板焊接，連為一體。 二、箱涵推動施工技術 在軟弱粘土中進行大斷面箱涵頂進施工，由于施工難度很大，可結合工程詳細狀況，采用管幕法箱涵頂進施工方案。 當前，國外應用較多大斷面箱涵頂進施工工法重要有FJ工法和ESA工法。FJ工法通過鋼絞線把兩側箱涵連接在一起，通過背面串芯油缸或者中繼間千斤頂交替牽引兩側箱涵，或者設立反力壁安裝鋼絞線，箱涵一側牽引推動；ESA工法則完全依托箱涵自身反力推動。 以上兩種工法重要特點都是先挖土后推動，因而，前方土體必要加固以保持工作面穩定，同步，箱涵推動時需要開挖導坑，布設軌道；還需要很大場地來制作箱涵；但無需反力后背及反力架；箱涵分節推動，總推動力較小，減8、少千斤頂和鋼絞線數量，可靠性較高。 國內應用較多是箱涵頂進工法，該工法工藝簡樸，技術相對成熟，但是后靠土體需要加固，并且后靠構造容易失穩。當由于道路限制，不也許提供很大預制場合；同步限于工程造價，管幕內土體也不加固，因此導洞也無法施工。此時，箱涵有四種方案可供選取：推動工法、牽引工法、推拉結合工法和有中繼間推動工法。 都市大型地下空間構造頂進施工法【摘要】本文提出了都市大型地下空間構造施工板、墻、柱頂進施工工法。同步指出該工法具備較好技術經濟性和施工實用價值。井以地鐵五號線燈市口車站主體構造施工為例，從施工辦法、施工工序、以及工期和造價等方面簡介了板、墻、柱頂進施工工法過程。 【核心詞】頂進箱9、涵構造地下空間板、墻、柱工法 1引言 隨著都市化進程急速加快，都市人口高度集中，交通量迅猛劇增，有限都市空間“負載累累”，都市環境問題日益嚴重。開發地下資源，建設地下工程，向地下要空間，已成為解決都市用地嚴重局限性一種發展趨勢。某些專家曾預言，21世紀將是地下空間大發展世紀。盡管人們已結識到超前規劃，合理開發地下空間資源非常重要，但受近期經濟發展制約，地下工程總是一方面從都市繁華地區或地段開始建設。因而，開發都市地下工程暗作施工技術是加快地下工程建設重要途徑之一，也是咱們土木工程建設者個重要任務。當前暗作施工法普通有礦山法、頂管法、盾構法等等，但按每個工程項目所在地區與特點又派生出淺埋暗挖法、10、PBA法、鉆爆頂管復合隧道施工法、蓋挖法等各具特色施工辦法。隨著都市地下空間深度開發，為有效運用地下空間資源，大深度、大斷面地下工程不斷被設計人員所采用，并成為一種發展趨勢。對于大型地下空間施工而言，采用上述單一工法，技術上或經濟上總有一定局限性，應研究在既有技術水平基本上，通過技術擴展，可進行大型或超大型地下空間施工辦法。 日本是開發地下空間較超前國家之一，在20世紀80年代末期，僅地下商業街使用面積就已超過82萬平方米，地下工程施工技術相稱發達。20世紀90年代，筆者在日就職期間參加過采用“管棚法”技術施工大斷面隧道施工管理(該隧道開挖面積約90平方米，長度近100m）。此外，還跟隨原在日11、本國鐵研究所工作過知名盾構專家植野老先生(現已去世)，共同研究過運用小型矩形盾構施工大型地下空間施工技術。此項技術現經日本其她公司研究和開發，已應用到實際工程中。如東京高速川崎縱橫線KJ125工區(B，C)通風道即采用該工法(Multi-MicroShieldTunnel簡稱MMST工法)施工。其過程可簡述為采用縱橫各一臺小型矩型多刀盤盾構機，先施工通風道框架構造，再挖棄通風道框架構造內土體，最后完畢通風道施工。小型矩型多刀盤盾構機刀盤外形和“MMST工法”施工順序示意圖如下。 采用“MMST工法”可施工超大型地下空間建筑，是大型地下工程暗作施工個好工法，特別是節點解決技術構思極為巧妙。但是該12、工法設備投入過多，施工占地面積大，并且地下空間構造斷面局限性夠大時，經濟性不抱負，因而當前在國內較難推廣。 筆者由日本回國后，始終沒有放棄對都市地鐵車站、地下存車場、地下商場以及地下影劇院等大型地下空間暗作施工工法研究。一種具備生命力地下空間構造暗作施工工法，必要是技術超前可行，施工安全可靠，經濟符合國情。針對北京地鐵五號線和四號線均位于都市繁華地區，掘胭難，地面交通和商業活動干擾嚴重，而車站(隧道也如此)埋深不大，地下水位較低等特點，筆者提出車站暗作施工板、墻、柱頂進施工工法設想。以為采用此工法施工地鐵車站有較好技術經濟性，符合國內國情。 2板、墻、柱頂進施工工法概要 21板、墻、柱頂進施工13、工法概述及工法特點 板、墻、柱頂進工法吸取了“管棚法”和日本“MMST工法”原理及節點解決技術，運用“頂管技術”施工設備小巧靈活，操作簡便特點，同步引入地面建筑物構造受力體系某些概念與技術，拓寬了暗作法施工地下空間構造范疇。此外，采用鋼筋混凝土預制構件作為圍護構造，大大提高了地下工程施工質量。本工法基本原理和做法是：采用頂進施工技術水平頂進頂板箱涵，構成頂板初期構造，進而在水平箱涵內垂直向下頂進箱涵(即邊墻和中柱)，然后按梁板(井字梁)構造體系完畢鋼筋混凝土頂板構造施工。頂板和邊墻、中柱均為剛結，共同構成空間構造受力體系。在此構造體系支護下，挖棄構造內部土休和按內某些隔空間規定進行混凝土構造施14、工。頂進箱涵采用節點解決技術施工(涉及頂板與邊墻構造)后形成空間構造體系，在設計上考慮其可以承受初期和永久荷載，因而不需要在開挖土體之后再在邊墻內側及頂板底部施做內襯。奉工法具備如下特點： (1)構造體系受力明確，體系轉換簡樸； (2)所有頂進施工和開挖土體均在完整構造保護下進行，故施工安全可靠； (3)工程質量易于控制，構造可靠性大大提高； (4)可避免對地面交通干擾和減少對周邊環境影響； (5)雖然最后完畢地下空間構造斷面較大，但由于采用小斷面頂進施工，地面沉降值較小； (6)施工設備投入較少，同步幾乎沒有廢棄物，具備較好技術經濟性； (7) (6)施工設備投入較少，同步幾乎沒有廢棄物，具15、備較好技術經濟性； (7)適合構造長度不不不大于300m、構造埋深不超過30m多層多跨地下工程施工。 22本工法所合用構造體系 如前所述，奉工法合用于多層多跨框架構造體系施工，其普通構造體系見圖7、圖8。 23本工法應用于實際工程基本條件 本工法是在下列幾種基本問題均得到較好解決基本之上提出，可在實際工程中應用，并在實際施工中不斷完善和提高。 (1)整個空間框架構造體系構造可靠性(含頂皈構造、墻體構造以及中柱構造)得到確認； (2)工程構造防水陛能滿足設計規定； (3)施工操作可行，即便于施工，施工效率高； (4)有較好經濟效益； (5)施工工期合理。3 工程舉例 為闡明本工法技術特點，現以北16、京市地鐵五號線燈市口站車站主體構造施工為例，將本工法應用地鐵暗挖車站施工過程簡介于后。31 工程基本參數設定 燈市口站位于北京市東四南大街中部，是北京有名商業繁華地區之一。車站原設計為明挖法施工，后因商業、交通以及拆遷等因素，改為暗挖法施工。依照地鐵五號線可行性研究報告，車站基本參數設定如下：車站為島式雙層雙跨框架構造，長180m，寬20m，建筑面積為7 200平方米。共設有4個出人口，2個通風道。平面布置與構造形式見圖9、圖10。 如車站構造示意圖所示，地層分布由地面向下依次為雜填土、粉質粘土、中細砂、砂卵石。進 步查資料可知地下水位大體位于軌頂以上12m，無承壓水。32，車站主體構造施工順17、序及施工網絡圖321 車站主體構造施工平面圖 運用4個出人口作為工作豎井，先施工頂進水平導洞，運用導洞水平雙向頂進頂板箱涵，然后在箱涵內垂直頂進邊墻和中柱，同步在頂板箱涵內施工鋼筋混凝土梁板構造(井字粱)，最后逆作首層樓板和底板混凝土構造。車站主體構造施工平面布置見圖11。 燈市口車站主體構造板、墻、柱頂進施工工序示意圖見圖13。324 施工網絡圖 燈市口車站主體構造施工工期為18個月，詳見地鐵五號線燈市口車站主體構造施工網絡圖，見圖14。325施工工力籌劃 施工總工力為33650工，詳見工力需求籌劃圖，見圖15。33 重要工序施工辦法及簡要闡明331工作豎井施工 選取車站出入口作為工作豎井，18、可最大限度減少地面拆遷和對路面交通、商業干擾。同步豎井作為頂進頂板箱涵水平導洞施工和出土之用，豎井深度不超過60m即可滿足規定。豎井施工辦法為當前北京慣用鋼格柵噴射混凝土逆作法。332水平導洞施工 水平導洞作為水平頂進頂板箱涵之用，必要滿足頂進箱涵需要(涉及空間尺寸、構造受力等)。因而在考慮采用鋼架噴射混凝土支護構造同步，輔以“管棚法”增強構造承溯自力。水平鋼管棚施工采用水平定向鉆技術，管徑為159。333頂板箱涵水平頂進 頂板箱涵作為車站主體頂扳構造，規定滿足如下4個條件： (1)頂板最后構造既能承擔施工荷載，又能承擔永久荷載； (2)便于頂板鋼筋混凝土井字梁施工； (3)箱涵涵體之間通過節19、點解決之后，可保證頂扳不滲不漏，滿足防水規定； (4)鋼箱涵內空間足夠垂直頂進邊墻和中柱之用。本工法采用特為地下空間構造體頂進使用專用頂進設備系統。該系統除設備緊湊，占用空間小之外，對涵體制導及頂進涵體空間互相連接均有特殊考慮和設計。頂板箱涵除邊箱涵與中箱涵為鋼構造外，別的箱涵均采用鋼筋混凝土構造。箱涵縱向接口采用鋼承口(即F型)接口形式。334 垂直頂進邊墻箱涵和中柱 邊墻箱涵與中柱均在水平鋼箱涵內部垂直向下頂進。由于地下水位較低，車站構造僅有不到3m深度位于地下水位之下，故采用涵體內部降水辦法，隨出土隨降水。邊墻構造與頂板同樣規定必要不漏不滲，但其防水設計及施工要比頂板容易得多。邊墻和中柱20、縱向接口也采用鋼承口接口形式。 335 首層樓板和底層底板混凝土施工 首層樓板和底層底板混凝土施工皆為普通鋼筋混凝土施工，技術上沒有難點，僅需在與箱涵體預留口連接時加以留意即可。336土體開挖 土體開發 由于土體開挖均在混凝土框架構造內部進行，給開挖土體提供了很大自由度。實際施工時可依照施工組織需要，安排人工開挖或機械開挖均可。34 車站主體構造工程造價估算 經測算，燈市口車站主體構造土建總費用為5147萬元，折合每延米造價286萬元。板、墻、柱頂進施工工法實用價值 隨著居住人口急劇膨脹，為滿足都市居民生活與工作需要，除了軌道交通以外，北京還規劃了大量各種用途地下工程。如“王府井”地區地下空間21、開發規劃，已進行到設計階段。其單項工程構造單元普通空間斷面較大，且長度不不不大于200m，因而特別適當采用本工法施工。此外，為最大限度地運用大型商業大廈客流資源，某些有商業頭腦公司家已正在策劃或正在實行運用商業大廈地下空間作為汽車專賣城。如西單明珠大廈已完畢地下構造土建改造并正在招商，可望近期正式營業。此類型大空間地下工程也比較適合采用本工法施工。可以預測，板、墻、柱頂進施工法將在如下施工領域得到廣泛應用：(1)地鐵車站；(2)地下交通樞紐；(3)地下存車場；(4)地下綜合管廊；(5)地下商業城；(6)地下文化娛樂城；(7)地下人防工程；(8)地下物流中心。 對于都市大斷面地下工程暗作施工，板22、墻、柱頂進施工法提出，為地下工程技術人員增長了一種新途徑。板、墻、柱頂進施工工法特點是采用小斷面隧道施做大斷面地下空間承載構造體，通過節點解決等技術，將其組合成穩定地下空間構造支護體系，并在此支護體系下開挖構造內土體，最后形成完整可供使用工程構造。該工法對于都市繁華地區地下工程施工有較強實用價值，必將與其她都市暗作施工法在各自適當范疇內得到應用和發展。參照文獻【1】樂貴平等，鉆爆. 頂管復合法隧道施工技術市政技術（4）【2】徐干成等地下工程支護構造北京：中華人民共和國水利出版杜【3】松本嘉司等.隧道設計理論(日文版)日本共立出版株式會社【4】地下工程施工技術(日文版)日本土質工學會編，1994【5】日本土木學會MMST工法技術資料(日文版)，1995【6】陳立道等.都市地下空間規劃理論與實踐上海；同濟大學出版社，1997【7】童林旭 地下汽車庫建筑設汁.北京：中華人民共和國建筑出版社，1996【8】李相然等.都市地下工程實用技術.北京：中華人民共和國建材工業出版社，【9】惠麗萍等.PBA-一種新大型地下空間暗挖施工辦法，中華人民共和國土木工程學會隧道與地下工程學會地十四屆學術交流會論文集，北京：中華人民共和國科學出版社，