顶管管幕冻结止水帷幕施工关键技术研究与应用-胡向东.pdf

顶管管幕冻结止水帷幕施工关 键技术研究与应用 同济大学 2014.8.14 提纲 一、工程背景及研究现状 二、研究内容及成果 三、技术路线 2 一、工程背景及研究现状 工程背景：  港珠澳大桥珠海连接线工程是港珠澳大桥的重要组成部分，拱 北隧道口岸段受控因素众多，沿线地面建筑多为桩基基础；地 层软弱松散、开挖易变形；沿线地理位置特殊、环保景观要求 高；施工控制困难，如施工控制不到位，会引起临近构筑物变 形过大影响其正常使用，容易产生重大的社会影响。因此，需 根据场区地质地层条件、国内施工水平、沿线受控因素等，对 众多方案进行比选，保证工程的安全性和经济性。 3 一、工程背景及研究现状 工程背景：  通过方案对比发现，“双层明挖+255m暗挖”这一方案 具有明显的优越性，故定为最终方案。对于255m暗挖 段，经过方案对比，最终采用”管幕冻结法”作为255m 暗挖段的施工方案。  “管幕冻结法”，顾名思义，是管幕法与人工地层冻结 法相结合的工法。它是利用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，运用内置在顶管里 最终方案结构断面图 面的冻结管，将顶管之间的土体冻结起来，形成水密性 的地下空间。即用冻土帷幕来代替原来止水锁扣的作 用，这样就不用担心因为锁扣不能连接而导致的封水失 4 败。 一、工程背景及研究现状 工程背景： 管幕由40根顶管组成，其中30根顶管直径为1.44m， 10根顶管直径为1.80m。填充混凝土的顶管(实管)与不填 充混凝土的顶管(空管)交错排列，即与空管左右相邻的两 顶管皆是充填满混凝土的实管，同理，与实管左右相邻的 两顶管皆是不充填混凝土的空管，管幕布置如右图。混凝 土比空气更有利于冷量的传递，因此，从冷量传递的角度 来说，最佳方案是整个管幕皆由实管组成。然而，当管幕 皆由实管组成时，一旦顶管内部出现冻结管破裂等问题， 将难以及时处理。所以，最终方案定为实管空管交错排列 管幕横断面图 ，这样一来，空管可作为检修通道，一旦出现问题，施工 人员可以进入空管内进行紧急处理。 5 一、工程背景及研究现状 研究现状：  人们通常把具有负温或零温并且含有冰的岩石和土类统称为冻 土，人工冻结的岩土称为人工冻土。人工冻结在城市土木工程 中的应用始于1886年瑞典的人行隧道建设工程。在此后的一个 多世纪里，人工冻结法在许多国家的煤矿、隧道、地铁和建筑 基础等领域中得到不断应用和发展。伴随着人工地层冻结工法 在地下工程中的广泛使用，与工程相关的力学行为与工艺优化 等问题也就越来越引起人们的重视。 6 一、工程背景及研究现状 研究现状：  将人工地层冻结和顶管管幕工法结合在国内尚无案例，国际上也仅有日 本的株式会社精研有过“钢管+冻结”工法的设想与研究，目前仅见德国 柏林地铁在一车站（Brandenburger Tor, U 55, Berlin）暗挖施工中有 应用实例，但是与管幕冻结工法还是有区别的：