大斷面管幕-箱涵推進技術研究匯報

市重大科技攻關項目 同濟大1市隧道工程軌道交1二零零五年十二

市重大科技攻關項目 術三研究成果題創(chuàng)新點2 課題

市重大科技攻關項目 課題 線北虹路地為背國內首次在軟土地層中進行的管結合上述具體工程，對管涵推進工法的設計、施工中的3鍵技術問題進行了系統(tǒng)的研究 課題

市重大科技攻關項目 a西西郊賓橋路橋路虹虹4 課題

市重大科技攻關項目 b北工北工南工作管幕 ④號④號土含水量約50％，粘聚力10kPa，內摩擦角10.5 課題

市重大科技攻關項目 長度 幕根數：80根，覆土6課題

市重大科技攻關項目 d外包尺寸：34.2頂板厚度：1.3m側墻厚度：1.0m總長：126m，8mmm2課題2

市重大科技攻關項目 軟軟土不暗埋段復合泥漿89市重大科技攻關項目 9本本工一、概3

市重大科技攻關項目 10m（Coller,Philip），以后大量應用并開發(fā)出ESA（endlessself-advancing）、FJ(frontjacking)工法、PCR工法等。

FJ工法（管幕－FJ工ESA25.5m×7.7m，長度

管幕－ESA工 箱ESA工 ，總長ESA工 ，總長156m市重大科技攻關項目 一、 3FJFJ工ESA工PCRESA工PCR工一、概3

市重大科技攻關項目 1979年歐洲（比利時）采用管幕－礦山工法Antewerp地鐵車站上單排，直徑為1.5m石棉水泥管，管幕長13m(G.

1991 應用管幕－礦山工法修建馬蹄形的雙圓隧道，單孔寬高7m,21 ，直徑為770mm，長55m，土質為砂礫石。(Coller,19931993硬采用管幕－礦山工法通道,長65m,管徑中國采用管幕—ESA工法修建臺北松山機場通道，長100m，箱涵22m×7m，72根直徑 ，水平注漿加固管內土體（亞新工程顧問公司提供共同點 一、概3

市重大科技攻關項目 分析;Satoh.S（1996）力學作用；W.L.Tan（新加坡，2003）利用FLAC大川孝等大川孝等，1985）研究；Yoshiaki ，1984）等,2004工法的設計要點,并對松山機場的管幕ESA工法工程進行

4關注的4

市重大科技攻關項目 幕的頂進精度幕的作用管幕內土體不加固建筑空隙推進力多大地表變形控 市重大科技攻關項目 二、技術難難點七：箱涵推進地層變形預測及控制市重大科技攻關項目 三、研究成1技術帶鎖口導致管幕姿態(tài)控80幕頂進誤差積施工順序對精度的影響三、研究成 幕頂進高精度姿態(tài)控制技

市重大科技攻關項目 避免誤差機頭旋轉避免誤差機頭旋轉

合理施工

③三、研究成 幕頂進高精度姿態(tài)控制技

市重大科技攻關項目 合理施工順

上排管上排管地施工側面及下

施工側施工側面及下排幕前的上幕后的幕后的上

先施工面再兩側和下面先施工面再兩側和上先上后下施工影響

距中心距離有限元分析結先上排后下排頂 幕,則上排管幕沉降增加市重大科技攻關項目三、研究成 幕頂進高精度姿態(tài)控制應用效采用以上措施后，管幕的精度可控制在30mm以-----

豎向偏差水平偏

2號管幕00北井110

0.10.00.00.00.00.0-0.0-0.0-0.0-0.0-0.1

上排管幕49m處豎向偏差曲-2 -1 -1 -

1 1 2 離/m市重大科技攻關項目 三、研究成幕頂進高精度姿態(tài)控制小 市重大科技攻關項目 三、研究成箱涵進、出洞控制技技術難出洞工墻拆除后整體穩(wěn)定進洞穩(wěn)定性計算方市重大科技攻關項目 三、研究成箱涵進、出洞控制技支撐上覆土幕

梁加固

出洞前縱斷

上覆 變形

加固

箱涵出H幕 三、研究成 箱涵進、出洞控制技

市重大科技攻關項目 C出洞穩(wěn)定性計算f

抗抗FF2e0lh12(pnbQ2b0h0lb) F滑ehs1fuf0（２）按重力式擋土墻對μ 市重大科技攻關項目 三、研究成 箱涵進、出洞控制技 k k上覆上覆 BD

HH箱涵出加固變形Q1Q2箱涵出加固變形M Ql1bql 2 2 bb1h 1(Q1DxM11Cx)dx...02Q2Q4Mqbl MM221s221s 3E 6E2Ml Ml03M 3(Q24Es 3Es 6Es 11A0 11D0 10 10 2sksk2bl幕梁幕梁墻三、研究成 箱涵進、出洞控制技D進洞穩(wěn)接近接收井時的接收 三、研究成 箱涵進、出洞控制技

市重大科技攻關項目 D 挖面q穩(wěn)D 網格

V

土壓土壓力/ 將 幕的上覆土重簡化為荷載，采用極限分析方法計算主動土壓力值根據上述計算分析：當箱涵逐漸接近接收 墻時,由于前方土厚度的變薄，導致主動土壓力越來越市重大科技攻關項目 三、研究成 箱涵進、出洞控制技進洞接收 墻穩(wěn)幕

梁 土壓

墻

因箱涵擠土推進，接收井基坑土壓力過大（大于靜止土壓力），在接收井內設置斜撐為避免箱涵擠土推進，需控制推進 要是迎面阻力）不超過收井設計土壓力，并應適當在網格內挖三、研究成 箱涵進、出洞控制技

市重大科技攻關項目 應用效 2e0lh12(pnbQ2b0h0lb)1h1bl

抗 F max951kPaqu/1.25

1.56若不考慮管幕卸載作用，則加固長度12m，強度市重大科技攻關項目 三、研究成箱涵進、出洞控制技小提出了幕卸載作用下彈性地基梁理論與重力式擋土墻結合進洞時，隨著箱涵網格工具頭接近墻，開挖面土壓力逐漸減小，開挖面的穩(wěn)定性因此逐漸得到提高；接收井墻的穩(wěn)市重大科技攻關項目 三、研究成箱涵推進后靠穩(wěn)加固土沿縱向沿縱向最大位移沿縱向最大

加固寬

加固長加固寬度與箱涵縱軸線方向上位

加固長度與箱涵縱軸線方向上位市重大科技攻關項目 三、研究成 箱涵推進后靠穩(wěn)暗埋段工作井變推進臺應三維分析結三維市重大科技攻關項目 三、研究成 箱涵推進后靠穩(wěn)方案分析后靠土暗埋后靠墻豎向彎矩5592(-2725(-3903(-推進臺x管幕約束力暗埋段等效彈簧結束力-市重大科技攻關項目 三、研究成箱涵推進后靠穩(wěn)應用市重大科技攻關項目 三、研究成3小采用加固土體作為推進后靠時增加加固寬度采用暗埋段作為后靠安全經濟快速；市重大科技攻關項目 三、研究成箱涵推進姿態(tài)控A技術難B控制方 市重大科技攻關項目 三、研究成 箱涵推進姿態(tài)控水平姿態(tài)控制計算機同步推進系 水平偏差導向墩控市重大科技攻關項目 三、研究成 箱涵推進姿態(tài)控計算機同步推進

控制箱控制箱

控制箱控制箱

控制箱

控制箱控制箱就地控制器就地

就地控制器就地

就地控制器 就地控制器就地 就地

主控

主控

主控 主控主控制組態(tài)軟

三、研究成 箱涵推進姿態(tài)控

市重大科技攻關項目 豎向姿態(tài)控制hh

dd

擠土變形

工具工具擠土推進高程姿態(tài)計算f1f2b0(Fa6Fb62F)

F l2l2T6(EhTyf14(BA)f B (1 lB)F41bf1f B 4 A)225(33lB)2

三、研究成 箱涵推進姿態(tài)控

市重大科技攻關項目 豎向姿態(tài)控制

網格內挖土推進，網格 端受到 用力，促低hdh hdh b 挖土推進高程姿態(tài)計算簡 市重大科技攻關項目 三、研究成l17.5mb57.5l17.5mb57.5mb0 EI729692kNk5000kN/q0aayy0.2459105F20.23021050.1509(Fa6Fb6 ))xx 箱涵平面偏差箱涵平面偏差隨頂進距離的曲線0----------第三第一第四第五第六第七0 注 右 左 頂進距離三、研究成 箱涵推進姿態(tài)控偏差C偏差水平偏差可控制在±40mm范圍 市重大科技攻關項目 三、研究成 箱涵推進姿態(tài)控C高程高程高 高

高

高

高高低

低

第二第二第一第八

第七

第六

第五

第四

長度高程偏差可控制在±40mm范圍市重大科技攻關項目 三、研究成4箱涵推進姿態(tài)控D小 三、研究成

市重大科技攻關項目 箱涵推進阻力計算方法及減阻摩擦系數不易迎面阻力理論解箱涵推進技術通過試驗試驗測定摩擦系提出大斷面箱涵 土壓力近似計算迎面阻根據實測數據給出經驗計算公 三、研究成

市重大科技攻關項目 箱涵推進阻力計算方法及減阻研制特種復合泥漿：鈉基膨潤土、聚合物、正電膠采用止水泥漿和復合特種泥

表觀粘度塑性粘粘粘00 止水泥 水

復合劑摻

‰槽鋼厚200三、研究成 箱涵推進阻力計算方法及減阻摩阻系數測測定不同泥漿配比的摩阻系三、研究成

市重大科技攻關項目 箱涵推進阻力計算方法及減阻迎面阻力理論

擠土推進迎面阻力近似計p1p1kp(psh2) k

11 1 B

pp2p1kph1kp[ps(h1h2)] kRnRn(p1p2)h122d據同土況，別用同計算式對土進言可按 壓近計算面力,同時考慮管幕的作用(本工程管幕超載約30%。三、研究成

市重大科技攻關項目 箱涵推進阻力計算方法及減阻推進阻力規(guī)律

每鎬開始

數約為

力增每節(jié)

第六節(jié)第七節(jié)第八摩阻系數減小．

推進距離三、研究成

市重大科技攻關項目 箱涵推進阻力計算方法及減阻推進阻力經驗計算未形成泥漿T首節(jié)啟TT0.26(pT0.26(pspx2pc)x形成泥漿Te(Te(pspx2pc)xTmaxT臺阻＋qpspx2pc)x每節(jié)結束推力迎面RnRnkhA

本工kk66500eq相當于靜止土壓力的1.37倍，重力的1.12 三、研究成

市重大科技攻關項目 箱涵推進阻力計算方法及減阻

經驗公式計

0

- 100110120推進距離三、研究成

市重大科技攻關項目 箱涵推進阻力計算方法及減阻小面進關土進近按 計；推進阻力經驗公式三、研究成

市重大科技攻關項目 箱涵網格開挖面穩(wěn)定性控制穩(wěn)定性計算理論和方三、研究成

市重大科技攻關項目 箱涵網格開挖面穩(wěn)定性控制技術措

借鑒網格式盾構經驗采用一定入土建立維持開挖面穩(wěn)定的計算方（３）根據網格內摩阻力平衡條件建立網格三、研究成

市重大科技攻關項目 箱涵網格開挖面穩(wěn)定性控制B技術措非飽和土的力學性質對穩(wěn)定飽和度飽和度 臨界高度

市重大科技攻關項目 三、研究成 箱涵網格開挖面穩(wěn)定性控制網格工具頭內壁土壓力分σxτxστxG

hσx+dσh側視

σz軸測AABC迎面x土A網BCz網格內土壓力的分析示三、研究成 箱涵網格開挖面穩(wěn)定性控制

市重大科技攻關項目 dx2k(bh) b

h2khb2c(bh)hkku(b xJIJpIIlnpIlnI 120h JIl1三、研究成 箱涵網格開挖面穩(wěn)定性控制技

市重大科技攻關項目 網格臨界入土深度計算值與試驗

網格內壁頂板土壓力 網格內壁頂板土壓力 50 距網的距離

市重大科技攻關項目 三、研究成 箱涵網格開挖面穩(wěn)定性控制網格前端土拱效N

N

eNNN

土拱卸載效應rr0NS

市重大科技攻關項目 三、研究成 箱涵網格開挖面穩(wěn)定性控制三、研究成 箱涵網格開挖面穩(wěn)定性控制

市重大科技攻關項目 土壓土壓-------------％土拱％土拱效應值

-

水平間距1.7m水平間距2.0m水平間距2.3m-1.0-0.8-0.6-0.4-0.20.00.20.40.60.81.0距網格中線距離 土拱卸載效應

r

網格間距三、研究成 箱涵網格開挖面穩(wěn)定性控制

市重大科技攻關項目 土壓力/土壓力/

網格長網格長

---

-

-----0.6-

-

0.0

--- 5 1

網格長度/三、研究成 箱涵網格開挖面穩(wěn)定性控制

市重大科技攻關項目 土壓力土壓力0

土拱影響范

lc5,119kPa，封門拆

0土壓力-土壓力--

-

-

--

11土拱卸載效應的存在顯著減小網格面的2網格間距越大，土拱卸載效應越大；網格入土深土拱卸載效應也越大,且在10％～50三、研究成 箱涵網格開挖面穩(wěn)定性控制

市重大科技攻關項目 使用網格設計

市重大科技攻關項目 三、研究成箱涵網格開挖面穩(wěn)定性控制小市重大科技攻關項目 三、研究成箱涵推進地層變形預測及控制技術市重大科技攻關項目 三、研究成 箱涵推進地層變形預測及控制技術措通過模型試驗研究推進速率對地表變形的影通過有限元法研究注漿壓力對地表變形的影通過經驗估算確定建筑市重大科技攻關項目 三、研究成 箱涵推進地層變形預測及控制幕的卸載 地 箱涵 O′ E幕三、研究成 箱涵推進地層變形預測及控制技

市重大科技攻關項目 OAOAQAΔQABBBOMAMBΔOABO

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