拱北隧道工程中曲线顶管顶进力实测分析

港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道工程口岸暗挖段采用曲线顶管管幕支护的施工方法,在复杂地层条件下计算曲线顶管顶进力是顶管施工的重点与难点。工程共计使用了37根外径为1 620 mm、平均长度约为255 m的钢顶管。结合现场施工记录,采用2种不同的计算方式对顶进力进行了估算并与实际顶进力进行对比验证。结果表明： 经验公式中的摩阻力计算在埋深较大时比较符合实际情况,在浅层的淤泥质地层中则偏大;直接采用被动土压力计算迎面阻力是偏保守的;顶进力的大小与泥浆润滑关系密切,初始阶段泥浆的润滑作用并不显著,在形成稳定的泥浆套过程当中摩阻力会逐渐下降,甚至小于1 kN/m2。     

拱北隧道曲线管幕工程关键施工技术分析

拱北隧道管幕工程所处地层地质条件复杂,周边环境敏感,管幕由缓和曲线与圆曲线组成,要求精准顶进,形成管幕,施工难度大。经过分析,采用泥水平衡顶管施工、顶管轨迹控制及纠偏等关键技术用于拱北隧道曲线管幕工程的顶管施工,取得了良好的效果。     

拱北隧道“曲线管幕+冻结法”破世界难题

<正>2014年9月5日,世界最长跨海大桥港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道暗挖段,中国铁建十八局集团采用国际领先、国内首创的大直径、长距离"曲线管幕+冻结法"施工技术,2台顶管机并驾齐驱顶进,精度偏差仅5 mm,标志着该技术又取得重大突破。港珠澳大桥珠海连接线工程项目是港珠澳大桥的重要组成部分,路线全长约13.74 km。拱北隧道全长2.74 km,是连接线控制性工程。拱北隧道堪称"地质博物馆"和"隧道施工技术博物馆",地质条件差,外部干扰大,施工风险高,地下不同种类的岩土达16     

隧道施工管幕冻结法在同济大学成功研发

<正>从同济大学土木学院获悉,管幕冻结法已经完成研发测试工作,近期将用于港珠澳大桥珠海连接线的施工。世界在建的头号大洋工程港珠澳大桥以工程量巨大、施工难度巨大、难题繁多而闻名于世,其中就包括珠海连接线工程。港珠澳大桥珠海连接线工程主线长约12.67 km,设计方案设大桥、隧道多座。其中结构最复杂、施工难度最大、施工方法最特殊的是拱北隧道暗挖段。拱北隧道暗挖段是一座双层整体式隧道,上下层各3车道,穿越繁华、繁忙的拱北口岸,地下水位较高,并与海水紧     

拱北隧道暗挖段曲线管幕顶管施工精度控制技术

针对曲线顶管相对直线顶管精度控制难度更大,管幕形成难的问题,以拱北隧道暗挖段曲线管幕顶管施工为例,从顶管轨迹控制测量、顶管始发、顶管顶进、顶管接收等方面进行了研究,分析了在敏感的周边环境、复杂的地质条件下、长距离、曲线管幕顶管施工的精度及沉降控制技术。经分析,采用UNS导向系统并在合理的顶进参数及有效的控制措施条件下,通过纠偏手段和精度控制,可以有效降低后行管对先行管影响,确保管幕形成。     

拱北隧道超大管幕顶进横向地面沉降及管间作用分析

为研究小间距圆周群管顶进时的地面沉降规律及顶管间的相互作用,结合港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道管幕工程,对群管顶进引起的地面沉降进行分析,确定小间距圆周群管顶进时地层损失率的取值,提出沉降槽宽度系数的经验公式,并通过数值模拟分析先顶管群对后顶管引起地层损失及最大沉降的影响。研究结果表明： 拱北隧道管幕工程群管顶进引起的地表沉降满足控制标准要求。随着顶管埋深的增加,单根顶管引起的沉降槽宽度系数随之增大,地表最大沉降量随之减小,顶管顶进时的初始地层损失率为1.5%。由于顶管顶进技术熟练程度的提高以及先顶管群对土体的加固作用,地表沉降得到有效控制,管幕所有37根顶管顶进结束后的平均地层损失率减小至0.8%。     

拱北隧道曲线顶管管幕施工关键技术

为了解决高水压复合软土地层曲线管幕施工技术难题,以拱北隧道曲线管幕工程施工为依托,分析临海复合软土地层、高地下水压力以及敏感周边环境对施工的苛刻要求和巨大风险。总结出包括顶管机选型、高水压顶管始发和接收技术、小间距曲线顶管精度控制技术、管道结构和密封测试、复合地层顶管泥浆及障碍物处理措施的曲线顶管管幕综合施工关键技术,解决了复合地层顶管设备和泥浆优选、高水压顶管施工密封性、曲线管幕精度控制和顶管事故处理等技术难题。     

港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道全线贯通

<正>正在施工建设中的珠海连接线拱北隧道工程历时近5年,近日实现隧道全线贯通。珠海连接线是港珠澳大桥的重要组成部分,拱北隧道是项目的关键控制性工程。拱北隧道全长2 741 m,由海中隧道和城市地下隧道组成。按照"先分离并行,再上下重叠,最后又分离并行"的形式设置,包括海域人工岛明挖段、口岸暗挖段及陆域明挖段等不同结构形式和施工工法。其     

港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道方案论证

介绍了港珠澳大桥珠海连接线工程中控制性工程拱北隧道下穿口岸段隧道结构形式及施工方法的比较过程。根据实际工程调研及设计经验,提出了封闭管幕保护下的浅埋暗挖方案,并对设计施工技术中的难点问题提出了初步解决措施。     

港珠澳大桥隧道管幕工程成功穿越珠海拱北口岸 港珠澳大桥主航道6.7km海底隧道2016年底难建成

<正>2015年2月22日,港珠澳大桥珠海拱北隧道管幕工程成功下穿拱北口岸,我国首次在沿海地区采用"长距离、大直径、曲线管幕"施工技术建设的高速公路隧道获得成功。拱北隧道全长2.7 km,两端采用明挖施工,中间部分的255 m由于要下穿拱北口岸,采用了管幕冻结的暗挖技术,在口岸下方打通一条宽18.8 m、高21 m(相当于8层楼高)的隧道。施工中要克服地下软弱土层、饱和含水、高压缩性、高渗透性和低承载力等多种复杂地质条件,难度更大的是隧道与拱北口岸     

港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道全线贯通

正2017年4月10日,港珠澳大桥珠海连接线最后一项控制性工程——拱北隧道全线贯通,标志着港珠澳大桥珠海连接线主体工程全线贯通,为计划于2017年底建成的港珠澳大桥打下了坚实的基础。拱北隧道全长2 741 m,由海中隧道和城市地下隧道组成,按照"先分离并行,再上下重叠,最后又分离并行"的形式设置,包括海域人工岛明挖段、口岸暗挖段及陆域明挖段等不同结构形式和施工工法。其中,穿越拱北口岸225 m的暗挖段面临超大断面、超     

拱北隧道5台阶14部开挖施工组织方案分析

港珠澳大桥拱北隧道口岸暗挖段采用255 m曲线管幕+冻结法施工,采用5台阶14部开挖方法穿越富水软弱地层及拱北口岸敏感区域。为解决该工法下大断面开挖及多工序交叉作业施工的施工组织及安全问题,从现场管理角度出发介绍5台阶14部开挖法的施工方案,通过现场施工验证方案的可行性,并分析施工中存在的部分台阶断面划分、导洞施工顺序安排、工作面设置等方面存在的问题。据此,提出开挖方案和施工组织优化思路以及增设斜坡道的比选方案,监测结果表明： 施工组织调整及优化是切实可行的,能够确保拱北隧道按期顺利贯通。     

曲线顶管施工引起的地表变形预测研究

为了研究曲线顶管施工引起的地表变形,通过分析拱北隧道管幕工程曲线顶管现场实测数据,得出曲线顶管地表沉降槽的偏移曲线;在现有Peck和Loganathan地表变形计算公式的基础上,考虑曲线顶管与隧洞的相对位置对沉降槽偏移量的影响,得出经过沉降槽偏移修正的Peck和Loganathan地表变形预测公式。结果表明:1)曲线顶管施工引起的地表沉降槽曲线表现为非对称,最大沉降点可能出现在轨迹弯曲内侧,也可能偏向外侧;2)曲线顶管与隧洞相对位置引起的土体损失变化是造成沉降槽偏移的主要原因,相对位置与顶管穿越地层性质、顶进力、注浆压力和轨迹曲率半径等因素有关;3)修正的Peck公式可以较好地反映砂层和淤泥质土层中曲线顶管施工地面沉降槽偏移效应和最大沉降量。     

拱北隧道曲线钢顶管接头橡胶圈结构数值模拟研究

曲线钢顶管技术是给水工程和隧道支护工程中新的非开挖施工技术,其管节结构与传统混凝土顶管管节结构差别较大,但目前设计和施工缺乏理论依据和参考规范。为优化拱北隧道曲线钢顶管施工中采用的接头橡胶圈结构,采用ABAQUS有限元软件,建立接头安装模型,研究优化前后橡胶圈应力、接触压力和接头安装力的变化规律。结果表明： 优化后的橡胶圈应力和接头安装力明显减小,且接触压力大于0.3 MPa,满足现场施工密封的要求,证明优化后的接头更加合理可靠。     

极小半径曲线顶管机设计研究与应用

为了对曲线顶管机和其推进装置主要的施工参数及设备性能进行研究,介绍了曲线顶管技术的发展、设计理念、工艺原理及特点;叙述了曲线顶管机在室外工地现场推进施工的应用过程,通过精心试验测量和推进施工,曲线顶管机的设计和应用得到很好的展现,验证曲线顶管技术的创造和应用前景,为今后盾构隧道施工地层中接合、扩宽、分岔、合流、工作井扩宽等施工打下基础。     

拱北隧道曲线管幕钢管节长度优化研究

管节长度是拱北隧道曲线管幕设计和施工的关键参数,为了优化计算曲线管幕管节长度,通过分析顶进力和土体反力作用下的管节静力平衡条件,得出传统式和预调式2种曲线顶管土体反力分布模型。选取管幕顶部、中部、底部以及淤泥质层的顶管作为研究对象,分析不同管节长度和土体参数对管节土体反力的影响规律。结果表明:传统式曲线顶管土体反力在首节管处最大,且随管节长度增加而减小;相反,预调式曲线顶管土体反力在首节管处最小,且随管节长度增加而增大。初步分析确定管节长度为4~5 m,为减少超挖量、便于纠偏以及考虑到工作井尺寸等问题,工程最终采用管节长度为4 m的传统式曲线顶管法顺利完成。     

港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道攻克世界难题

<正>随着顶管机缓缓移出,由36根钢管组成的管幕,以曲线形式成功下穿我国第一大陆路口岸——珠海拱北口岸,这标志着港珠澳大桥珠海连接线突破重要节点,同时也宣告了世界最大断面的公路隧道管幕工程全面完工。拱北隧道采用曲线管幕施工技术,沿隧道的开挖轮廓线,在336 m2的断面上,布置36根直径1.62 m、长255 m的钢管,组成环形支护体系,防止周围土层坍塌、地表沉降。这是目前世界上施工难度最大、顶进长度最长、精度要求最高的曲线管幕工程。     

叠落式暗挖与盾构隧道施工的变形控制

叠落隧道施工会对地层产生多次扰动,较之单线隧道地层变形机制更加复杂,对变形的准确预测并采取可靠的控制措施是隧道安全施工的重要保证。依托某地铁区间叠落式暗挖与盾构隧道工程,首先采用数值模拟分析了叠落式暗挖与盾构隧道地层变形特性;根据数值分析的结果从地层超前加固、开挖方法、支护结构等方面制订了地层变形的控制措施,使地层变形在控制标准范围内;实际施工中采用给出的控制措施来控制地层变形,保证了工程施工安全,取得了较好的实施效果,并通过现场试验对此进行了验证。研究结果表明:暗挖隧道(上行)施工产生的地表沉降明显大于盾构隧道(下行)开挖,两洞施工结束后的地表沉降最大值位于暗挖隧道拱顶上方;对本工程不同开挖顺序产生的地表变形而言,"先上后下"施工产生的地表最大沉降值及沉降影响范围均大于"先下后上"施工,工程实际中可采用"先下后上"的施工顺序;监测数据表明将暗挖隧道作为地层变形控制重点,通过对暗挖隧道采取超前注浆,可有效控制地表变形,减小两隧道开挖的地表影响范围,说明在暗挖隧道中采用超前注浆可作为叠落式暗挖与盾构隧道修建过程中的重要安全控制措施。研究结果可为类似隧道工程的设计、施工提供一定参考。     

小半径曲线管幕修建暗挖地铁车站技术研究

为研究曲线管幕施工暗挖地铁车站的关键技术，采用理论计算、数值模拟和现场试验的方法，从设计和施工2方面进行研究，给出曲线管幕施工过程中顶推力的计算公式，计算得出曲线管幕设备所需顶推力范围； 提出曲线顶管姿态与轴线控制措施； 得到曲线管幕施工地铁车站对周围地层的影响规律； 对曲线管幕的始发装置、导向装置及顶推力计算的合理性和适用性进行论证。     

拱北隧道管幕冷冻施工中的冻胀控制技术研究

以港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道为工程实例,研究管幕冷冻法工艺中地层的冻胀控制原理和技术。基于热力耦合原理,采用有限元预测人工冷冻过程中的土体温度变化及地表冻胀位移,比较和分析管幕周围土体预注浆和采用限位管模式对地表冻胀的控制效果。结果表明： 管幕周围土体的预注浆降低了土体的渗透系数及冻胀率,抑制了土中水分迁移,是冻胀控制技术的主体;限位管有效地降低了冻土的发展速率,加强了冻胀控制效果,是冻胀控制技术的有效补充。通过对现场地表冻胀实测数据与有限元模拟结果的比较分析,从地层温度和地表位移分布规律说明了冻胀控制技术的工作原理。研究结果为拱北隧道的顺利实施提供了技术保障,提高了我国复杂条件下超大断面隧道建造的总体技术,还可为类似人工冷冻法隧道施工提供技术参考。