大断面管幕-箱涵推进技术研究汇报

市重大科技攻关项目 同济大1市隧道工程轨道交1二零零五年十二

市重大科技攻关项目 术三研究成果题创新点2 课题

市重大科技攻关项目 课题 线北虹路地为背国内首次在软土地层中进行的管结合上述具体工程，对管涵推进工法的设计、施工中的3键技术问题进行了系统的研究 课题

市重大科技攻关项目 a西西郊宾桥路桥路虹虹4 课题

市重大科技攻关项目 b北工北工南工作管幕 ④号④号土含水量约50％，粘聚力10kPa，内摩擦角10.5 课题

市重大科技攻关项目 长度 幕根数：80根，覆土6课题

市重大科技攻关项目 d外包尺寸：34.2顶板厚度：1.3m侧墙厚度：1.0m总长：126m，8mmm2课题2

市重大科技攻关项目 软软土不暗埋段复合泥浆89市重大科技攻关项目 9本本工一、概3

市重大科技攻关项目 10m（Coller,Philip），以后大量应用并开发出ESA（endlessself-advancing）、FJ(frontjacking)工法、PCR工法等。

FJ工法（管幕－FJ工ESA25.5m×7.7m，长度

管幕－ESA工 箱ESA工 ，总长ESA工 ，总长156m市重大科技攻关项目 一、 3FJFJ工ESA工PCRESA工PCR工一、概3

市重大科技攻关项目 1979年欧洲（比利时）采用管幕－矿山工法Antewerp地铁车站上单排，直径为1.5m石棉水泥管，管幕长13m(G.

1991 应用管幕－矿山工法修建马蹄形的双圆隧道，单孔宽高7m,21 ，直径为770mm，长55m，土质为砂砾石。(Coller,19931993硬采用管幕－矿山工法通道,长65m,管径中国采用管幕—ESA工法修建台北松山机场通道，长100m，箱涵22m×7m，72根直径 ，水平注浆加固管内土体（亚新工程顾问公司提供共同点 一、概3

市重大科技攻关项目 分析;Satoh.S（1996）力学作用；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工法的设计要点,并对松山机场的管幕ESA工法工程进行

4关注的4

市重大科技攻关项目 幕的顶进精度幕的作用管幕内土体不加固建筑空隙推进力多大地表变形控 市重大科技攻关项目 二、技术难难点七：箱涵推进地层变形预测及控制市重大科技攻关项目 三、研究成1技术带锁口导致管幕姿态控80幕顶进误差积施工顺序对精度的影响三、研究成 幕顶进高精度姿态控制技

市重大科技攻关项目 避免误差机头旋转避免误差机头旋转

合理施工

③三、研究成 幕顶进高精度姿态控制技

市重大科技攻关项目 合理施工顺

上排管上排管地施工侧面及下

施工侧施工侧面及下排幕前的上幕后的幕后的上

先施工面再两侧和下面先施工面再两侧和上先上后下施工影响

距中心距离有限元分析结先上排后下排顶 幕,则上排管幕沉降增加市重大科技攻关项目三、研究成 幕顶进高精度姿态控制应用效采用以上措施后，管幕的精度可控制在30mm以-----

竖向偏差水平偏

2号管幕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处竖向偏差曲-2 -1 -1 -

1 1 2 离/m市重大科技攻关项目 三、研究成幕顶进高精度姿态控制小 市重大科技攻关项目 三、研究成箱涵进、出洞控制技技术难出洞工墙拆除后整体稳定进洞稳定性计算方市重大科技攻关项目 三、研究成箱涵进、出洞控制技支撑上覆土幕

梁加固

出洞前纵断

上覆 变形

加固

箱涵出H幕 三、研究成 箱涵进、出洞控制技

市重大科技攻关项目 C出洞稳定性计算f

抗抗FF2e0lh12(pnbQ2b0h0lb) F滑ehs1fuf0（２）按重力式挡土墙对μ 市重大科技攻关项目 三、研究成 箱涵进、出洞控制技 k k上覆上覆 BD

HH箱涵出加固变形Q1Q2箱涵出加固变形M Ql1bql 2 2 bb1h 1(Q1DxM11Cx)dx...02Q2Q4Mqbl MM221s221s 3E 6E2Ml Ml03M 3(Q24Es 3Es 6Es 11A0 11D0 10 10 2sksk2bl幕梁幕梁墙三、研究成 箱涵进、出洞控制技D进洞稳接近接收井时的接收 三、研究成 箱涵进、出洞控制技

市重大科技攻关项目 D 挖面q稳D 网格

V

土压土压力/ 将 幕的上覆土重简化为荷载，采用极限分析方法计算主动土压力值根据上述计算分析：当箱涵逐渐接近接收 墙时,由于前方土厚度的变薄，导致主动土压力越来越市重大科技攻关项目 三、研究成 箱涵进、出洞控制技进洞接收 墙稳幕

梁 土压

墙

因箱涵挤土推进，接收井基坑土压力过大（大于静止土压力），在接收井内设置斜撑为避免箱涵挤土推进，需控制推进 要是迎面阻力）不超过收井设计土压力，并应适当在网格内挖三、研究成 箱涵进、出洞控制技

市重大科技攻关项目 应用效 2e0lh12(pnbQ2b0h0lb)1h1bl

抗 F max951kPaqu/1.25

1.56若不考虑管幕卸载作用，则加固长度12m，强度市重大科技攻关项目 三、研究成箱涵进、出洞控制技小提出了幕卸载作用下弹性地基梁理论与重力式挡土墙结合进洞时，随着箱涵网格工具头接近墙，开挖面土压力逐渐减小，开挖面的稳定性因此逐渐得到提高；接收井墙的稳市重大科技攻关项目 三、研究成箱涵推进后靠稳加固土沿纵向沿纵向最大位移沿纵向最大

加固宽

加固长加固宽度与箱涵纵轴线方向上位

加固长度与箱涵纵轴线方向上位市重大科技攻关项目 三、研究成 箱涵推进后靠稳暗埋段工作井变推进台应三维分析结三维市重大科技攻关项目 三、研究成 箱涵推进后靠稳方案分析后靠土暗埋后靠墙竖向弯矩5592(-2725(-3903(-推进台x管幕约束力暗埋段等效弹簧结束力-市重大科技攻关项目 三、研究成箱涵推进后靠稳应用市重大科技攻关项目 三、研究成3小采用加固土体作为推进后靠时增加加固宽度采用暗埋段作为后靠安全经济快速；市重大科技攻关项目 三、研究成箱涵推进姿态控A技术难B控制方 市重大科技攻关项目 三、研究成 箱涵推进姿态控水平姿态控制计算机同步推进系 水平偏差导向墩控市重大科技攻关项目 三、研究成 箱涵推进姿态控计算机同步推进

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 主控主控制组态软

三、研究成 箱涵推进姿态控

市重大科技攻关项目 竖向姿态控制hh

dd

挤土变形

工具工具挤土推进高程姿态计算f1f2b0(Fa6Fb62F)

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

三、研究成 箱涵推进姿态控

市重大科技攻关项目 竖向姿态控制

网格内挖土推进，网格 端受到 用力，促低hdh hdh b 挖土推进高程姿态计算简 市重大科技攻关项目 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随顶进距离的曲线0----------第三第一第四第五第六第七0 注 右 左 顶进距离三、研究成 箱涵推进姿态控偏差C偏差水平偏差可控制在±40mm范围 市重大科技攻关项目 三、研究成 箱涵推进姿态控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

长度高程偏差可控制在±40mm范围市重大科技攻关项目 三、研究成4箱涵推进姿态控D小 三、研究成

市重大科技攻关项目 箱涵推进阻力计算方法及减阻摩擦系数不易迎面阻力理论解箱涵推进技术通过试验试验测定摩擦系提出大断面箱涵 土压力近似计算迎面阻根据实测数据给出经验计算公 三、研究成

市重大科技攻关项目 箱涵推进阻力计算方法及减阻研制特种复合泥浆：钠基膨润土、聚合物、正电胶采用止水泥浆和复合特种泥

表观粘度塑性粘粘粘00 止水泥 水

复合剂掺

‰槽钢厚200三、研究成 箱涵推进阻力计算方法及减阻摩阻系数测测定不同泥浆配比的摩阻系三、研究成

市重大科技攻关项目 箱涵推进阻力计算方法及减阻迎面阻力理论

挤土推进迎面阻力近似计p1p1kp(psh2) k

11 1 B

pp2p1kph1kp[ps(h1h2)] kRnRn(p1p2)h122d据同土况，别用同计算式对土进言可按 压近计算面力,同时考虑管幕的作用(本工程管幕超载约30%。三、研究成

市重大科技攻关项目 箱涵推进阻力计算方法及减阻推进阻力规律

每镐开始

数约为

力增每节

第六节第七节第八摩阻系数减小．

推进距离三、研究成

市重大科技攻关项目 箱涵推进阻力计算方法及减阻推进阻力经验计算未形成泥浆T首节启TT0.26(pT0.26(pspx2pc)x形成泥浆Te(Te(pspx2pc)xTmaxT台阻＋qpspx2pc)x每节结束推力迎面RnRnkhA

本工kk66500eq相当于静止土压力的1.37倍，重力的1.12 三、研究成

市重大科技攻关项目 箱涵推进阻力计算方法及减阻

经验公式计

0

- 100110120推进距离三、研究成

市重大科技攻关项目 箱涵推进阻力计算方法及减阻小面进关土进近按 计；推进阻力经验公式三、研究成

市重大科技攻关项目 箱涵网格开挖面稳定性控制稳定性计算理论和方三、研究成

市重大科技攻关项目 箱涵网格开挖面稳定性控制技术措

借鉴网格式盾构经验采用一定入土建立维持开挖面稳定的计算方（３）根据网格内摩阻力平衡条件建立网格三、研究成

市重大科技攻关项目 箱涵网格开挖面稳定性控制B技术措非饱和土的力学性质对稳定饱和度饱和度 临界高度

市重大科技攻关项目 三、研究成 箱涵网格开挖面稳定性控制网格工具头内壁土压力分σxτxστxG

hσx+dσh侧视

σz轴测AABC迎面x土A网BCz网格内土压力的分析示三、研究成 箱涵网格开挖面稳定性控制

市重大科技攻关项目 dx2k(bh) b

h2khb2c(bh)hkku(b xJIJpIIlnpIlnI 120h JIl1三、研究成 箱涵网格开挖面稳定性控制技

市重大科技攻关项目 网格临界入土深度计算值与试验

网格内壁顶板土压力 网格内壁顶板土压力 50 距网的距离

市重大科技攻关项目 三、研究成 箱涵网格开挖面稳定性控制网格前端土拱效N

N

eNNN

土拱卸载效应rr0NS

市重大科技攻关项目 三、研究成 箱涵网格开挖面稳定性控制三、研究成 箱涵网格开挖面稳定性控制

市重大科技攻关项目 土压土压-------------％土拱％土拱效应值

-

水平间距1.7m水平间距2.0m水平间距2.3m-1.0-0.8-0.6-0.4-0.20.00.20.40.60.81.0距网格中线距离 土拱卸载效应

r

网格间距三、研究成 箱涵网格开挖面稳定性控制

市重大科技攻关项目 土压力/土压力/

网格长网格长

---

-

-----0.6-

-

0.0

--- 5 1

网格长度/三、研究成 箱涵网格开挖面稳定性控制

市重大科技攻关项目 土压力土压力0

土拱影响范

lc5,119kPa，封门拆

0土压力-土压力--

-

-

--

11土拱卸载效应的存在显著减小网格面的2网格间距越大，土拱卸载效应越大；网格入土深土拱卸载效应也越大,且在10％～50三、研究成 箱涵网格开挖面稳定性控制

市重大科技攻关项目 使用网格设计

市重大科技攻关项目 三、研究成箱涵网格开挖面稳定性控制小市重大科技攻关项目 三、研究成箱涵推进地层变形预测及控制技术市重大科技攻关项目 三、研究成 箱涵推进地层变形预测及控制技术措通过模型试验研究推进速率对地表变形的影通过有限元法研究注浆压力对地表变形的影通过经验估算确定建筑市重大科技攻关项目 三、研究成 箱涵推进地层变形预测及控制幕的卸载 地 箱涵 O′ E幕三、研究成 箱涵推进地层变形预测及控制技

市重大科技攻关项目 OAOAQAΔQABBBOMAMBΔOABO

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