管幕工法在北虹路地道中的应用

第27卷 第8期 岩 土 工 程 学 报 Vol.27 No.8 2005年 8月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering Aug., 2005 管幕内顶进箱涵前端网格内壁土压力分布模式肖世国，朱合华，李向阳，夏才初，刘学增（同济大学 地下建筑与工程系，上海 200092）摘 要：上海市中环线虹许路北虹路下立交工程是目前世界上在饱和含水软土地层中施工的横截面最大的管幕法工程。

在管幕内顶进大断面箱涵（前端嵌固钢板制网格框架）的施工过程中，随着网格后端土体的开挖，作用于网格内壁各面的土压力发生调整，其特点是在距开挖面不同位置处有不同的大小。

根据力学平衡条件分析，重新达到平衡状态后，作用于内壁顶面与底面的土压力沿网格纵向呈指数函数分布，内壁侧面的土压力则为沿网格长度方向（纵向）的指数分布与沿高度方向（竖向）的线性分布的叠加，直到在网格前端仍保持相应的原始状态为止。

这就为网格尺寸的合理设计打下了重要基础。

最后，用室内试验验证了理论计算方法并给出了实例工程网格内壁土压力的具体分布模式。

关键词：管幕；箱涵；开挖面；网格；土压力中图分类号：TU 47 文献标识码：A 文章编号：1000–4548(2005)08–0908–05作者简介：肖世国(1973–)，男，博士后，从事岩土工程及地下结构工程的研究工作。

Distribution mode of earth pressure on inner plates of steel grids located in the front of a big box culvert surrounded by pipes in a pipe-roof projectXIAO Shi-guo，ZHU He-hua，LI Xiang-yang， XIA Cai-chu，LIU Xue-zeng（Department of Geotechnical Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China）Abstract: Up to now, the subway crossing project through Hongxu Road is a pipe-roof project with the biggest cross-section of box culvert in the world. It is constructed in saturated soft soil stratum under the Beihong Road located in the middle ring-road of Shanghai. During pushing the box culvert in the front of which many steel grids are inverted, earth pressure on inner plates ofa grid will vary with excavation of soil near the back end of the grid. Its general rule is that earth pressure is of different value atvarious distance from cutting surface. According to the mechanical equilibrium conditions, earth pressures on inner top and bottom plate are exponentially distribution along the longitudinal direction of a grid and those on inner side plates are superposition of exponential distribution along the longitudinal direction and linear distribution along the vertical direction of the same grid until reaching their corresponding original status at the fore end of the grid after attaining new mechanical equilibrium status. It is the important basis of rational design of grid sizes. In the end, the theoretical calculation method is proved by the model test. The distribution mode is given in detail by the practical project.Key words: pipe-roof; box culvert; cutting surface; grid; earth pressure0 引 言上海市虹许路－北虹路下立交工程设计采用管幕内顶进箱涵的施工方法，箱涵横断面外包尺寸为34 m×7.85 m，管幕穿越段全长约125 m，箱涵采用钢筋混凝土结构，分8节预制，每节15.5 m。

管幕工法在北虹路地道中的应用摘要本文将介绍管幕工法在北京市北虹路地道施工中的应用情况。

管幕工法是一种快速、安全、高效的地下结构支护施工方法，具有施工周期短、对地表造成的影响小等优点。

本文将主要从北虹路地道的设计方案、施工技术、施工风险控制等方面进行详细介绍，以供相关从业人员参考。

引言地道作为一种重要的交通工程，其施工过程中需要进行有效的地下结构支护。

传统的地道支护方法存在施工周期长、对周边环境影响大等问题。

然而，近年来，随着管幕工法的引入，这些问题得到了有效的解决。

管幕工法以其独特的特点，逐渐在地下结构支护领域得到广泛应用。

本文将以北虹路地道为例，详细介绍管幕工法在地道施工中的应用情况。

北虹路地道设计方案北虹路地道位于北京市中轴线，是连接市中心与城北地区的重要交通干道。

地道设计方案是确保地道施工顺利进行的前提。

在北虹路地道的设计中，采用了管幕工法作为地下结构支护方法。

管幕工法的应用有效地解决了地下水位较高的问题，提供了良好的支撑条件。

施工技术1. 地面条件分析在北虹路地道的施工前，需要对地下地质情况进行详细分析。

通过地质勘探和地下水位测试，确定地道施工所面临的地质条件，以制定相应的施工方案。

2. 地下结构支护设计根据地下地质情况和预测的地下水位，设计地道的结构支护方案。

管幕工法的应用使得地下结构支护更加牢固可靠，能够有效降低地道的沉陷风险。

3. 施工设备和材料准备为确保地道施工的顺利进行，需要提前准备好所需的施工设备和材料。

管幕工法所需的管材、撑靴等辅助材料需要提前购置，并对施工设备进行检查，确保设备的正常工作。

施工风险控制管幕工法的应用在地道施工中能够有效控制施工风险，确保施工的安全。

以下是在北虹路地道施工中采取的风险控制措施：1. 安全防护地道施工过程中，要严格遵守各项安全操作规程，做好施工现场的安全防护工作。

工人需要佩戴防护装备，施工现场设置警示标志，确保施工过程的安全。

2. 管幕工法施工监控在管幕工法施工过程中，需要进行实时监控，及时发现施工中可能存在的问题，并采取相应措施加以解决。

建设科技
中华建筑报/2003年/07月/08日/第007版/
上海:管幕法技术建地道不开挖
张奕任羽中
本报讯:上海又向一项新的世界级建设难题发起进攻。

日前,上海市中环线虹许路-北虹路下立交工程正式开工。

在这一工程的地道建设中,建设者将在国内首次使用非开挖的管幕法施工技术,管幕断面为世界最大。

虹许路-北虹路下立交工程全长1.7公里,沿线经过本市西南多个高档别墅区,并穿越西郊宾馆的地下,地区环境对施工要求较高。

为避免一路“开膛破肚”,建设者将先在规划建造的8车道地道两端制作两座大型管幕工作井,然后动用88根钢管在地下顶进,形成“口”字型的管幕;管幕形成后,再分四次浇筑混凝土箱涵,最后浇制混凝土完成地道合龙。

这一过程中,需要建造的管幕段长达130米,管幕内净断面宽32米、高5.15米。

这一工程不仅将开创我国使用全暗挖技术建造大断面地下空间的先河,也将成为世界上第一大断面、第二长距离的管幕法工程。

整个工程预计于2004年底竣工。

又讯:为配合中环线、地铁二号线西延伸等市重大工程的交通疏散,北新泾地区的淞虹路道路工程已于日前竣工通车。

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。

管幕箱涵顶进施工工法1.前言作为穿越道路、铁路、机场等的非开挖技术，管幕法最早出现在1971年日本Kwase-Inae 穿越铁路的通道工程中，欧洲较早采用该法是1979年比利时Antewerp地铁车站的修建，而后，在我国香港、台湾地区及新加坡、马来西亚等国得到了较广泛的发展和应用。

在此基础上，结合箱涵顶进施工，日本研究开发出很多工法，如ESA（endless self-advancing），FJ（front jacking）工法等。

实测和理论分析结果均表明，具有一定刚度的管幕能显著减小地面变形和增加开挖面的稳定性。

国内最有代表性的管幕-箱涵顶进法（RBJ工法）为上海北虹路地道工程，地道工程轴线基本呈南北走向，沿虹许路穿越西郊宾馆接入北虹路．为长距离浅埋式地道。

管幕段长126m，由80根ф970×10mm带锁口的钢管，形成口字型管幕壁厚12mm。

钢管锁口采用双角钢L-100×80×10(mm)。

突破了原有的沉管法施工的局限，避免了对地上道路、建筑的影响。

南水北调天津市内配套箱涵穿越外环线工程为天津市首次应用管幕箱涵顶进工法，对高填土地层下管幕结合箱涵顶进的关键技术如管幕顶进纠偏、箱涵顶力计算与控制、施工对地表沉降影响等进行了分析，对管幕箱涵顶进工法的推广具有一定意义。

图1-1箱涵顶进穿越外环线平面布置图2.工法特点管幕箱涵顶进工法可以避免对地面道路交通的影响，实现非开挖条件下输水箱涵穿越公路。

3.适用范围适用于非开挖条件下结构物穿越公路施工。

4.工艺原理针对管幕箱涵顶进施工工艺特点，管幕、箱涵顶进在各施工阶段的技术要点，合理确定施工工艺，并采取相应措施使基坑围护结构设计及施工、管幕-箱涵的施工精度、管幕-箱涵的注浆、路面沉降达到了设计要求。

5.施工工艺流程及操作要点5.1深基坑围护、支护方式的选择、施工工艺5.1.1基坑围护1、支护型式原设计方案为基坑采用二级防护，第一级放坡加4m平台，外侧采用一排Ф60cm水泥搅拌桩防平台以上地下水，桩长9m。

下穿铁路超浅埋暗挖隧道超前预支护管幕施工工法工法编号：RJGF(闽)—14—2010完成单位：中铁二十四局集团福建铁路建设有限公司主要完成人：何方颜振聪1 前言1.0.1管幕法起源于日本，后在日本、新加坡、台湾获得推广应用。

我国首个管幕工程是上海市中环线虹许路－北虹路下立交工程。

随着国民经济和社会的不断发展，城市交通日趋发达，当前城市浅埋暗挖隧道以及地下通道日趋增多，与浅埋暗挖隧道相关的超前预支护管幕施工作业也必须相应的得到创新和发展。

1.0.2隧道施工当中常见的其它主要预支护方法有超前小导管、水平旋喷、以及管幕法。

管幕法属于大刚度管棚，是管棚中的特例，管幕不是单一的超前钢管，而是与施工方法相关的联动体系。

1.0.3管幕施工时不必降低地下水位和大范围开挖，不影响城市道路、铁路正常运行;适用于回填土、砂土、粘土、软土和岩层等多种地层;可以有效控制地面沉降以及对周围环境的影响。

这些特点和优点比较适合我国城市建设的国情。

其中管幕精确定位是管幕施工工艺的关键过程，中铁二十四局集团福建铁路建设有限公司2007年在厦门杏林大桥主体工程C标段工程的施工中，针对浅埋暗挖隧道超前预支护管幕施工关键工序进行研究，形成了下穿铁路超浅埋暗挖隧道超前预支护管幕施工工法，并总结形成本工法。

1.0.4本工法由中铁二十四局集团福建铁路建设有限公司2007年在厦门杏林大桥主体工程C标段下穿铁路隧道内首次应用。

2 特点2.0.1本工法施工时不必降低地下水位和大范围开挖，不影响城市道路、铁路正常运行;2.0.2适用于回填土、砂土、粘土、软土和岩层等多种地层;2.0.3可以有效控制地面沉降以及对周围环境的影响；2.0.4作为管幕的钢管埋入土体后不能回收，成本较高3 适用范围本工法适用于浅埋暗挖隧道超前预支护施工。

4 工艺原理4.0.1水平钻进无线导向前拉后夯：水平钻机设有轨道，能平移、升降钻机平台。

全液压水平钻机回拖力50t，扭矩28000N·m，打设最大导向孔φ300mm，一次性最大扩孔直径在此类地层中可达400mm，打设时采用泥浆护壁，一次性成孔，前面用拉管机通过钻杆拉动扩孔头扩孔，并由万向节同φ299钢管连接保证方向，并拉动钢管，将钢管拉入，如遇障碍物不能拉动时，后面用夯管锤锤击。