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【管幕暗挖法之一】Q&A在地下空间中自由翱翔
发布:2015-07-06    浏览:5690    来源:    【

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【小编语】管幕法是世界各国大断面暗挖隧道的一种常见施工方法,它的优势在于能够运用小型化设备建造复杂断面的大型隧道。尽管它早在1962年就诞生于日本东海道新干线第一热海隧道工程中,但对于我国地下工程界却是一位“熟悉的陌生人”,尚在逐步推广阶段。想了解管幕法的前世今生如何嘛?为何在我国没有快速推广?未来它将如何在地下空间中“自由翱翔”?且听小编一一道来~


Q:什么是管幕法?

A:简单点儿说,管幕可看作横着打设的钢管桩,这些紧密排列着的钢管桩是依靠齿槽密封或在冻结等辅助工法的配合下,形成既挡土又挡水的超前支护,这样就可以在软土地层中安全地以开挖或箱涵顶进的方式构筑大断面的隧道啦。

  在超大直径盾构和大断面矩形顶管技术成熟以前,它几乎是软土地区大型隧道唯一可靠的非开挖施工方法;鉴于它的优势,目前在国际上仍得到了广泛运用,下面,一起来看看国内外的经典工程案例吧!

日本东京西新宿隧道北连接路工程

日本东京新宿线富谷出入口工程

德国柏林勃兰登堡门地铁站

新加坡Buona Vista北路排水管道工程

荷兰代芬特尔工程

上海中环北虹路地道工程

北京首都机场捷运系统穿越机场跑道段隧道

港珠澳连接线拱北隧道


Q:与矩形顶管或矩形盾构相比,管幕法有什么特别的优势吗?

A:与MMST,HPE等工法相似,管幕法是采用小设备施工大断面的工法。它的独特优势在于断面灵活,几乎可以形成任何隧道断面形状,地质适应能力也很强。因此,我们可以称它为“自由翱翔”的工法。盾构、顶管必须采用特殊技术的浅覆土、超浅覆土工况,正是它施工的拿手好戏。

  此外,它作业空间较小(不包括管幕+箱涵顶进的工艺),适用于狭窄条件下施工。因此,在地下空间非开挖技术的大家族中,它起到拾遗补缺的作用,是不可或缺的一员。但是,与矩形顶管和矩形盾构相比,管幕法在工期、成本方面并不占据优势,在长距离施工的工况下,差距会更加显著。

Q:管幕法和浅埋暗挖法常用的管棚法有什么区别呢?

A:“管幕”其实沿用了台湾地区的术语。事实上,管幕和管棚这两种工艺非常相近,都属于超前支护技术,英文都是Pipe Roof,日文也不加区分,一眼看上去外形也差不多。不过在工程实践中,它们的差别还是比较明显的:

承载机理不同:管棚与围岩、注浆加固体共同承载,因此一般多采用拱顶;管幕在一定跨度范围内作为独自承担全部水土压力,可用于任何断面的隧道。

  施工设备不同:管棚一般采用钻机施工,而管幕一般采用小型顶管机施工,由此带来的直观表现就是管幕直径大,一般大于600mm,而管棚常用直径为108mm,最大不超过300mm。

止水方式不同:管棚一般采用注浆止水,没有连续的周边止水帷幕,管幕则依靠齿槽锁扣密封或采用冻结、水平MJS等工艺形成连续的止水帷幕。



Q:为什么我国管幕法工程实践较少?是什么技术难题妨碍了它的推广?

A:2005年竣工的上海中环线北虹路地道是我国首次大规模采用管幕法施工的工程,距今已超过10年时间。目前在建的工程除了港珠澳连接线拱北隧道,首都国际机场T3E——T2航站楼捷运隧道外,没有看到其它案例的正式报道。究其原因,主要是由于缺少专用的管幕顶管机。

管幕专用顶管机


  从外观上看呀,管幕顶管机与普通顶管机除了多了两个“耳朵”之外,差别并不大,但事实上,管幕顶管机的控制精度和沉降控制能力都要远远优于普通顶管机,这样才能保证齿槽锁扣紧密相连,有效止水;才能保证数十根乃至上百根顶管反复在同一区域穿越后,地层沉降还能控制在很小范围内。否则,等不到隧道主体施工,沉降就已经超标了。

  此外,管幕顶管机也必须具有较强的浅覆土施工能力。因此,如果没有量身定做的设备,是难以充分发挥管幕法优势的,相反会引起沉降超标、渗漏等问题,影响推广应用的步伐。

采用高精度管幕进行城市地下空间开发施工

由80根直径为970m的钢管组成的矩形管幕断面


【小编语】哈哈,是不是很有趣呢?下一期,小编将继续为大家介绍揭秘非开挖神器——专业管幕顶管机横空出世啦!(第二讲)

 
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