矩形顶管施工诱发地表变形影响因素研究

矩形顶管在施工过程不可避免地会对周围土体产生扰动,引发土体产生变形。依托苏锡常城际铁路太仓站工程项目,通过建立超浅覆土矩形顶管顶进施工三维数值模型,模拟施工过程中对地表的影响,总结地层变形规律;表明：地表隆起与顶管顶进压力和摩阻力成正比;后续施工中,合理控制好开挖面顶进压力及摩阻力是保持开挖面土体稳定、较少地表隆起峰值的关键举措。     

拼装式矩形顶管力学特性数值模拟研究

目前运输问题极大地限制了大断面矩形顶管在城市地下空间工程中的运用,拼装式矩形顶管则可以有效解决上述难题。为研究拼装式管节的受力特性,以螺栓拼装式矩形管节为研究对象,介绍了其横向连接结构,并利用ABAQUS有限元分析软件建立管节三维模型,对比分析了整体式管节与不同螺栓预紧力情况下拼装式管节的受力与变形规律。结果表明:拼装式管节侧壁弯矩小于整体式管节,顶板和底板弯矩大于整体式管节,而侧壁、顶板和底板的位移均大于整体式管节;螺栓预紧力的增加在一定程度上能提高拼装式管节的力学性能,但影响较小;拼装式管节应力变形在许可范围内,结构安全。     

矩形顶管管土接触状态及顶进力研究

为了合理预测矩形顶管管周摩阻力,进而更加精确地确定顶进力,对矩形顶管的管土接触状态进行分析发现：注浆效果良好时,矩形管节在泥浆中处于上浮状态;注浆效果一般或土体稳定性较差时,管土接触状态倾向于全接触。在此基础上提出管土全接触、管顶及两侧与土体接触、管顶及一侧与土体接触和管顶与土体接触为4种最有可能的接触状态。分别进行管土和管浆摩阻力理论计算公式的推导,结果表明：管浆摩阻力可以忽略,采取太沙基竖向土压力理论可以较好地预测矩形顶管管顶竖向压力大小,据此建立了不同管土接触状态下的管周摩阻力计算模型。考虑不同管土接触状态,开展矩形顶管顶进数值模拟,通过与工程实测顶进力进行对比,结果表明：在管顶及一侧与土体接触的假设下,数值模拟和理论计算得到的顶进力与实测值误差分别为13.2%和8.5%。     

矩形顶管工作井稳定性三维数值模拟

本工程隧道穿越地层土质主要为淤泥质粉细砂和粉细砂,地下水丰富,施工时易产生流砂并导致路面塌陷,不能采用明挖施工,而采用矩形顶管掘进技术.运用有限元软件对工作井进行了三维数值模拟,重点分析了:①在顶进所需克服的最大顶推力作用下,工作井纵深方向和法向的水平位移;②工作井的水平应力;③油缸顶力与后靠墙的变形关系.三维有限元数值分析能很好的模拟工作井的应力及位移的大小与分布,模拟结果表明采用地下连续墙能够保证工作井的稳定性.     

竖向顶管施工对周围环境影响的数值模拟

研究综合管廊内向上顶进的竖向顶管施工对综合管廊及周围土体的影响。建立垂直向上顶进竖向顶管的三维有限元模型,考虑顶进距离、综合管廊埋置深度、土质条件的变化,分析竖向顶管施工对综合管廊及周围土体的受力和变形影响规律。研究结果表明,竖向顶管向上顶进距离越大,周围土体的变形越大,但最大地表沉降小于1mm,综合管廊的最大第一主应力也增大;随着作用在管廊内部找平层上的竖向荷载的增大,管廊最大剪应变减小;管廊埋深越大,土质条件越差,周围土体及综合管廊的受力和变形均越大。向上顶进竖向顶管施工方法对周围环境影响较小,具有较好的施工效益。     

既有建筑物内矩形顶管机进洞的施工技术

本文结合矩形顶管施工的实践及经验，针对上海船厂（浦东）区域银城路地下人行通道工程中在已建建筑物内进行矩形顶管机进洞施工方法进行了阐述，为以后类似工程的施工提供了宝贵经验。     

砂性土条件下矩形顶管施工的环境影响研究

为尽量减小施工过程对交通的影响,矩形顶管成为城市地下通道施工的首选。在顶管施工中,如何准确评估顶进过程对周围土体扰动的影响至关重要。结合呼和浩特市中山路人行地道工程,利用数值模拟研究各项参数,得到顶进施工中需要注意的薄弱环节,在工程的设计和施工中引起重视,并采取相应加固措施。     

大断面矩形顶管施工引起的管线沉降特性研究

包头市阿尔丁大街地下过街通道工程采用三维有限软件FLAC3D模拟矩形顶管施工过程,对照监测数据,得到数值模拟的各管道最大竖向位移,分析监测数据得到各管线的最大位移值。从给水管、煤气管的沉降曲线分析可知轴线正上方三测点发生沉降变形,两边监测点发生隆起变形,管线横向变形曲线与正态分布曲线基本相符,在此基础上制订了包头地区煤气管的变形控制值。     

富水环境地铁站出入口矩形顶管施工加固方案

矩形顶管广泛应用于城市管线工程,施工过程中土体的加固方案关系着整个工程的施工质量及安全。依托深圳市地铁12号线新安公园站D2出入口顶管工程,分析了矩形顶管工作井、接收井以及区间的加固原则和加固方案,并对加固方案的实施过程进行了数值模拟,得到了地表沉降随顶管掘进深度的变化规律。结果表明,随着顶管掘进深度的增加,顶管隧道上部地表沉降随之逐渐增大,在顶管顶进14节后沉降值总体趋于稳定,最大沉降量为16 mm,符合技术规范的要求,验证了加固方案的合理性,可为类似工程的设计和施工提供参考。     

矩形顶管施工中管周压力的实测与分析

本文依托苏州某综合管廊矩形顶管工程,通过现场实测分析研究矩形顶管管周压力变化规律,研究结果表明:(1)管壁受力形式根据管周压力的变化可以分为始发加固区、一般注浆区、加强注浆区和水域穿越区.始发加固区内管周压力变化较小,一般注浆区管周压力呈现周期性变化,加强注浆区内管周压力达到最大,水域穿越区管周压力数值相对较小.(2)...     

顶管施工力学效应的数值模拟分析

近年来，在城市繁华以及跨越河流等地段，各类地下管道(隧道)采用顶管施工已显示出无比的优越性。随着市政建设的需要，顶管施工对周围环境的影响已引起人们足够的重视。为此，就顶管施工过程引起的力学效应进行了讨论。采用3D数值分析方法对机头正面推力、地层损失、注浆以及共同作用等进行模拟，旨在了解顶管施工引起的环境力学效应，为采取措施减小这种影响提供依据。     

大直径顶管纠偏施工数值模拟

沈阳地区为以砂卵(砾)石土层为主,顶进大直径顶管可借鉴的工程经验不多,本文从顶管工程施工中纠偏施工中可预见的施工问题为出发点,建立沈阳地区实际纠偏施工的数值模型,并提出了由顶管弯矩为评价指标研究顶管纠偏施工安全性的方法。研究结果表明,采用该方法研究顶管纠偏施工的安全性是可行的,并可以为中继间的合理布置提供参考;值得说明的是,沈阳地区顶管纠偏施工中的纠偏压力宜保持在0.4~0.7MPa。     

超大截面矩形顶管施工技术研究

结合实际施工案例,阐述了超大截面矩形顶管施工设备、管节、全自动测量、全自动注浆、全自动沉降监测等施工控制参数及技术措施,分析了超大截面矩形顶管后顶力、轴线水平和高程偏差、地面沉降量的变化规律,为今后此类工程施工提供指导与参考.     

盾构近距离下穿矩形顶管隧道施工变形规律研究

呼和浩特地铁2号线盾构隧道下穿海亮广场人行过街通道是全国首个盾构下穿矩形顶管隧道的工程案例,没有相关工程经验可以借鉴,下穿引起的矩形顶管隧道纵向变形等理论问题尚不清楚,有待进一步研究。为此,本文以该工程为背景,通过现场监控量测和数值模拟,对盾构隧道近距离下穿施工引起的矩形顶管隧道纵向变形规律进行研究。主要得到以下成果:新建盾构隧道施工引起的既有矩形顶管隧道结构沉降,单一隧道穿越后,用Peck公式拟合得到的沉降槽曲线符合高斯分布,两条隧道穿越后,用双Peck公式拟合得到的沉降槽曲线接近"W"型;矩形顶管隧道结构最大沉降值为17.02 mm,最大沉降点的位置位于盾构隧道正上方;对矩形顶管隧道管节错台影响最大的部位是盾构下穿位置,距离盾构隧道越近,错台量越大;管节张开主要发生于沉降槽曲线的反弯点与最大沉降点,在"W"型沉降槽曲线中存在多处张开量较大的情况,因此,在新建盾构隧道施工过程中应准确确定既有结构沉降槽曲线的反弯点和极值点,并进行及时加固处理,确保既有矩形顶管隧道结构安全。     

中心城区斜坡连通道矩形顶管施工关键技术

针对目前带有一定坡度的中心城区地下连通道非开挖施工案例和相关研究较少的问题,依托具体工程实例,开展中心城区带坡度的地下连通道矩形顶管施工关键技术研究,研究了矩形顶管施工设备选型、上坡顶进井内始发导轨和反力后靠改造、矩形顶管进出洞和触变泥浆注浆减阻等施工技术,为背景工程的顺利实施提供了技术支撑。     

两平行近距顶管施工开挖数值模拟分析

顶管工艺由于其自身的特点,在我国有着广泛的应用领域,其对周边环境的影响一直是工程界关注的重点之一。本文以某近距平行顶管通道工程为背景,采用三维有限元建模分析了两条顶管先后顶进施工对地层变形的影响规律,所得结论可为实际施工参数及施工工艺的调整提供理论指导。     

土仓压力及注浆压力对深埋盾构施工影响分析

深埋隧道在盾构施工过程中容易因某些环节处理不当而导致地面沉陷等事故的发生。在众多因素当中,土仓压力和注浆压力的控制是施工过程中的重要环节。借助于有限元软件ansys模拟施工过程,结果表明:土仓压力增大至0. 6 MPa,注浆压力增大至0. 9 MPa时,隧道拱顶下沉降至4. 37 cm,拱底上隆降至2. 51 cm,地表沉降降至2. 28 cm,地表上隆降至0. 75 cm,管片衬砌所受最大应力降至19. 1 MPa,最小应力增至1. 48 MPa。借此为深埋隧道提供了土仓压力及注浆压力的取值参考。     

顶管施工关键技术研究及中航支线工程实践

由于地面交通和建筑物的限制,北环电网架空线改造入地工程在中航支线采用顶管法施工,顶管机选型是施工关键,根据土质情况、地下水位、施工要求和管节内径,选择泥水平衡岩石顶管机组织施工;合理布置中继间可满足顶力要求,起到接力顶进的作用;在管节外壁与土层之间注入触变泥浆,减小顶进阻力,填补管道外壁与土层间空隙,减小土体变形,支撑地层。