市政工程泥水平衡顶管施工沉降控制

近年来,城市繁华地段越来越多地采用顶管法铺设地下管道。顶管法施工将作业面移至地下,可减少对地面建（构）筑物及周围环境的干扰,但不可避免地会对周围土体产生扰动,进而引起土体移动,直观表现为地面沉降或隆起。本文结合上海市某路段电力电缆隧道工程。对在软土地基中穿越地面建（构）筑物的沉降规律及控制进行探索。研究标明,泥浆套质量是顶管施工最为关键的因素,它直接影响顶管轴线的地面沉降。     

管幕预筑法中大直径顶管施工地表沉降研究

管幕预筑法顶管工程相比于传统管幕法顶管工程具有顶管间距小、顶管直径大等特点。目前对于密排大直径顶管的应用较少,对管幕密排顶管施工顺序和顶管施工地表沉降规律理论研究不足,密排顶管施工土体的变形趋势与单一顶管相差较大,传统的Peck公式预测地表沉降难以适用。为了解决密排顶管的施工顺序以及顶管施工地表变形规律,采用大型模型试验对三种典型的顶管施工方案进行试验,研究大直径密排顶管之间的相互影响作用和顶管施工过程中的地表变形特征。通过试验发现密排顶管之间不仅存在相互支挡现象,而且顶管与周围土体共同作用形成的管土拱效应对施工下排顶管形成“保护”,从三组模型试验方案来看,考虑管土拱效应的顶管施工方案管幕中轴线位置处地表沉降最大值仅为6.09 mm,小于其他两组方案,根据这一实验结果提出管土拱效应对于封闭管幕下排顶管的“保护”作用,确定管幕预筑法密排顶管施工最佳的顺序是先施工管幕上排顶管再施工管幕两侧以及下排顶管;同时改进Peck公式来预测密排顶管施工产生的横向地表沉降,改进的peck公式考虑了相邻顶管支挡与管土拱效应的支挡效应,修改Peck公式参数取值的具体办法,改进的peck公式预测结果与模型试验横向地表沉降曲线吻合良好。     

顶管施工技术在某截污工程中的应用

结合某截污工程介绍顶管施工的优点,从工作井和接收井、导轨、主顶设备、后座、顶力计算、接口及触变泥浆套减阻等几个方面对手掘式顶管施工进行了详述。     

多排平行顶管施工对地表沉降影响的模型试验分析

多排顶管施工顶管间的相互影响国内外研究较少。分析多排顶管施工对地表沉降影响的特点以获得地表沉降值的规律,通过对三排顶管施工的模型试验,推测地表沉降规律变化,来分析近距离连续顶进多排顶管对地表沉降的影响。研究结果表明:1号顶管、2号顶管、3号顶管顶进所造成的沉降曲线趋势呈现先隆起后下沉最后趋于平稳的状态;先施工顶管引起的地面沉降要小于后施工顶管;膨润土泥浆的注入会降低顶管顶进所造成的地面沉降,即注浆条件下沉降曲线在切口通过一定距离后将会出现少量的回弹,回弹值为0.02 mm;若在两根既有顶管之间进行顶管施工时应考虑到先施工顶管所造成的扰动对两侧土体性质的改变,若要减少沉降值,可适当地减缓顶进速度。     

矩形顶管隧道施工中触变泥浆套形成规律及减阻效果试验

为研究在矩形顶管施工中砂质土和黏性土两种地层条件下泥浆的扩散半径、减阻效果,通过自行设计的试验台架,设定不同的覆土压力及浆土混合比例,进行了模拟试验。结果表明,砂土地层泥浆灌注起始压力约为4/5覆土压力,且注浆压力与扩散半径均呈线性增长;黏性土地层中注浆起始压力约为2倍覆土压力,浆液的扩散形式为劈裂渗透,渗透扩散不均匀,泥浆套成形质量较差;纯触变泥浆形成的泥浆套最大摩阻系数为0.011 8,对应的摩擦角为0.68°,随着黏土含量增大,泥浆减阻效果降低;现场实测最大顶推力比理论最大顶推力约减少60%,应用效果良好。研究成果能够有效解决矩形顶管隧道施工阻力大、小间距隧道顶进施工对既有管节的影响大等问题,具有推广应用价值。     

高密度地震映像法在青草沙水库堤基检测中的应用

青草沙水库新建大堤深槽段采用分层抛填砂袋构筑堤基,为切实了解抛填袋装砂的施工质量是否达到设计要求,本文摒弃传统的钻探抽检方法,首次采用水域高密度地震映像法对抛填砂袋体形态进行检测,以查明水下抛填砂袋体的平整度、厚度及空隙分布情况。实践表明,本次采用的水域高密度地震映像法经济、快速、有效,采集数据信息量大,能有效反映整个抛填砂袋体的表面起伏形态、厚度分布和砂袋体内部搭接异常情况,取得了很好的检测效果,可在以后的类似工程中推广使用。     

冲击回波法在钢管混凝土拱桥检测中的研究

冲击回波法是一种新型钢管混凝土结构无损检测技术,即用锤子对钢管混凝土结构表面轻微敲击,根据反射应力波波形与频率来探测构件内部缺陷。本文首先对冲击回波法的原理进行了研究,其次通过模型试验分析,总结规律。最后在某钢管混凝土拱桥工程中进行冲击回波法应用效果分析验证。结果表明,冲击回波法可以方便、直观的检测出钢管混凝土拱桥的质量。     

顶管施工引起地表塌陷及关键技术分析

长距离大断面顶管施工不可避免的引起土体扰动和土层损失,导致土体塌陷和地表拉裂等现象.以某长距离超大断面顶管工程为工程研究背景,对顶管施工引起土体变形的机理展开了分析,对顶进施工过程中土体产生塌陷、地表出现张拉裂缝的原因进行了阐释,探讨了地表变位对周边建筑（构筑）物的影响,以及分析了该工程中运用的进出洞、中继器、触变泥浆减阻、加强现场监测、以及其他应急措施这5种关键控制技术,得到了一些保证工程施工安全的有益的经验.     

压密注浆在顶管脱节事故中的应用

顶管施工技术在市政管道工程中应用日益增多。因其自身施工特点,顶管施工中会遇到各种施工事故。文章就宁波某工业园区一条主干路中污水管顶管施工中遇到的顶管脱节事故进行研究,详细分析了导致顶管脱节的事故原因,并采用了压密注浆技术方案,对该顶管脱节事故进行处理,取得了良好的工程实际效果。同时,总结了压密注浆施工技术。在顶管脱节事故中的应用要点,为在以后的工程实际应用中提供一定的借鉴。     

顶管注浆压力变化对地层沉降影响机理的离心模型试验

顶管工程同步注浆是减小地层扰动和最终地层沉降的一种重要手段。为研究注浆压力与顶管工程最终地层沉降的关系,在实际工程中选择合理的注浆压力和注浆量以减小顶管法对周围地层的扰动,为顶管工程同步注浆技术改进提供理论和试验支持,本文首先从土体颗粒和膨润土分子的结构特征角度对地层和泥浆的互相作用及沉降机理进行分析,提出4个沉降阶段的理论假设;然后,使用岩土工程离心机和自主研制的顶管工程注浆模拟系统进行缩尺模型试验,模拟现场不同注浆压力下的顶管顶进,通过对各组试验沉降曲线对比分析,验证理论分析部分的结论;最后,将试验中的注浆压力等相关参数应用于苏州东汇公园顶管工程,并在现场布置沉降测点,发现现场监测数据规律与试验结果吻合,进一步验证了本文的结论。研究表明:注浆后的沉降可分为土体塌陷阶段、渗透失水阶段、泥皮形成阶段和补浆抬升阶段,其中:土体塌陷阶段时间短,沉降速度快;渗透失水阶段持续时间长,总沉降量大,为地层沉降的主要部分;泥皮形成阶段,膨润土分子在泥浆–地层接触面堆积形成泥皮,浆液不再大量向地层渗透,使得地层沉降大幅减缓;最后的补浆抬升阶段,泥浆的注浆压力作用于泥皮,对上覆土产生推力,产生沉降补偿作用。注浆压力和注浆量的大小对最终地层沉降的影响很大,过小的注浆压力和注浆量会增大土体塌陷和渗透失水造成的地层沉降,而过大的注浆压力产生的过度沉降补偿作用甚至会使地表隆起。选择合理的注浆压力和注浆量对于控制地层沉降至关重要且效果显著,可应用于现场各类顶管工程。     

地震波层析成像探测技术与水平定向钻拉管技术在地下障碍物探测中的应用

顶管施工属于非开挖施工方法,是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术,该项技术彻底解决了管道埋设施工中对城市建筑物的破坏和道路交通的堵塞等难题,在稳定土层和环境保护方面凸显其优势。但是,在顶管施工过程中一旦遇到地下障碍物,将导致顶管顶力突然增大,顶管顶进方向偏离设计轴线,严重影响顶管施工的顺利进行。福州市某污水顶管施工需要穿越河道,通过前期资料收集发现,河道两侧可能存在护岸抛石等地下障碍物。为了查明护岸抛石的分布情况,综合应用了地震波层析成像探测技术与水平定向钻拉管技术进行探测,既为后期顶管施工的顺利进行提供了参考依据,又降低了探测成本,提高了探测效率。     

高密度电法在顶管施工选址勘探中的应用

对施工区钻孔勘探发现该区域地层复杂,存在大量卵石及其它坚硬岩石,这对顶管掘进会造成很大影响,需要为顶管施工选择合适、有效的施工场址,降低卡钻概率。采用高密度电法技术勘探设备对施工区地层进行详细的勘测,首先对施工区域附近断崖层进行测量,对比剖面反演图分析,证明了高密度电法技术在对地层分布、岩层产状勘探解释上的可靠性,最后采用温纳装置和斯伦贝格装置分别对拟施工区域进行勘测并取得了较好的效果,初步为顶管施工拟定了一条卵石分布较少、卡钻概率较低的地下埋深走向,也减少了钻孔勘探量。     

人工掘进法短距离混凝土管顶管施工技术

结合兰西县应急水源配水管线施工实践,介绍了人工掘进短距离混凝土管顶管适用条件及施工方法.     

超浅层顶管施工引起路基地层移动数值模拟

覆盖土层薄的超浅层顶管穿越路基施工引起管道周围土体移动会对路面结构造成破坏。结合实际工程,运用有限元模拟超浅层顶管穿越路基引起的地层移动和现场地表变形监测,研究了管道摩擦力、注浆率、顶推力、路面交通荷载等因素对覆盖土层变形的影响。研究表明:地层移动是先隆起后沉降,覆盖土层下部的移动速度比表层的大;地表变形的有限元计算结果和现场实测数据基本吻合;超浅层顶管施工对浅埋覆盖路基土层移动,横断面地表沉降变形在工具管纵向通过2倍顶管外径后基本趋于稳定,横向地表沉降沿侧向分布近似为正态分布,主要影响范围在顶管轴线左右两侧各1.5倍顶管外径的范围内;变形要求严格的地面下进行超浅层顶管施工,可以通过有限元分析对周围环境影响程度的评价。     

管幕预筑法顶管施工顺序对地表沉降的影响

以太原火车站管幕预筑法（PPM）大直径顶管群施工为背景,采用有限差分软件FLAC^3D对优选的8种有代表性的顶管群施工顺序进行数值模拟,研究不同大直径顶管群施工顺序下的地表变形特征. 试验结果表明：先施工管幕上排顶管的方案所引起的地表沉降量小于其他方案,与先施工管幕下排顶管的施工方案相比,其所引起的地表沉降要小1 cm;管幕上排顶管与周围土体之间形成管间微型土拱,并在管幕上方密排顶管之间形成组合土拱效应. 该组合土拱效应不仅可以承担一部分管幕上覆荷载,而且可以减小管幕下排顶管施工对地表的扰动,有效减小了管幕预筑法密排顶管群施工所引起的地表沉降.     

管线偏转对GRP顶管接头影响的数值分析

采用三维有限元方法研究了管线偏转对GRP顶管接头的影响,得到了GRP顶管接头在管线发生偏转时的受力状况,对管道接头处的接触压力、Mises应力及其分布情况进行了分析,并对在不同偏转角情况下的最大应力进行了比较。说明了管线偏转对GRP顶管的影响非常大,由于管线偏转,管道往往会在远小于实际所能承受的顶力的情况下发生破坏,必须对最大允许偏转角度进行限定。     

顶管施工中钢管管壁稳定性分析及壁厚的优化

顶管施工目前已得到广泛应用,但目前的规范和文献对于管壁稳定性分析及壁厚的选择尚无明确规定.针对这一问题,采用理论分析和数值分析相结合的方法开展研究.通过数值计算可以得到钢管的内力和变形,但无法直接得到壁厚的控制标准.根据数值分析结果,薄壁钢管在土压力作用下的变形具有拱的特点,因此引入材料力学中拱的稳定分析理论,得到了管壁稳定的临界压力计算公式.将临界压力同钢管的实际受力进行比较,即可对不同壁厚下的管壁稳定性进行判断.以某发电厂的引水管设计为实例,对不同壁厚下钢管管壁的稳定性进行了研究,将初始的设计壁厚进行合理优化,显著降低了工程造价.     

NPD-A1500泥水平衡顶管施工与质量控制

简要介绍了NPD-A1500泥水平衡顶管机的工作原理,阐述了采用NPD-A1500泥水平衡顶管机进行顶管施工的方法与质量控制措施,同时提出了施工过程中应注意的问题.     

上海市白龙港片区污水输送总管施工方案分析

上海市白龙港片区南线东段污水输送干管为特大型输送干线工程.鉴于传统大开挖施工方法在该工程施工中的局限性,分别提出了顶管法、盾构法和箱涵开挖法方案,并对这3种施工方案进行了多角度的综合对比与分析.结果表明,顶管施工法具有综合造价低、施工周期短、安全性能高和社会效益好等优势,是该工程的最优施工方案.