软土地层管幕-箱涵顶进施工新技术

上海市中环线北虹路下立交工程是我国第1次采用管幕-箱涵顶进施工技术,也是世界上在软土地层中施工断面尺寸最大的管幕法工程。结合工程实际,提出了创新的管幕结合箱涵顶进的RBJ施工工法(roof-boxjackingmethod),介绍了钢管幕顶进高精度姿态控制和网格工具头设计以及箱涵推进的顶力、地表变形、箱涵姿态控制等关键技术。工程施工取得了理想效果,可为相关工程的设计、施工提供参考。     

饱和软土地层中管幕法隧道施工风险分析

上海市中环线虹许路一北虹路下立交工程设计采用管幕结合箱涵顶进——有中继间的推进工法施工，是我国第一次引进管幕工法施工，也是世界上在饱和软土地层中施工的最大、最长的管幕法工程，其工程规模大，工艺新颖，工程地质条件差，存在很大的施工风险。运用风险分析方法，分析了饱和软土地层中施工管幕法隧道时在管幕顶进精度、管幕顶进阻力、地表沉降（隆起）、管幕损坏、管幕水密性、管幕锁口连接以及箱涵开挖面稳定、箱涵损坏、箱涵方向控制、管幕下沉、箱涵安全出洞、地面变形控制等方面存在的风险，得出了工程的总体风险水平，并提出了相应的防范措施。     

管幕内顶进箱涵顶部管幕承载作用的分析

上海市中环线虹许路北虹路下立交工程是目前世界上在饱和含水软土地层中施工的横截面最大的管幕法工程。根据地面沉降限制要求,并按照以较缓慢速度顶进箱涵且开挖土体过程中前方土体滑动的极端不利情况分析了顶部钢管幕的承载作用,针对钢管不同部分的受力状况不同,主要按两端固定梁以及弹性地基梁2种模型分情况对钢管的不同部分进行计算分析,并对该工程的情况进行了具体的计算。结果发现在箱涵顶进过程中,管幕起到相当大的力学作用,上覆土体的重量有一定量被顶部管幕承担而不向其下面传递,有助于提供箱涵前端网格尺寸经济而合理的设计。     

管幕对箱涵顶进过程的支撑作用及反力墙变形研究

文章为了研究管幕结构对箱涵顶进过程地表沉降的影响,以及箱涵顶进过程反力墙的位移变形,使用有限差分软件建立了箱涵顶进无管幕和有管幕两种工况的三维数值模型,建立了始发井反力墙结构的三维数值模型。经过数值计算,研究结果显示:有管幕的情况下进行软土浅埋箱涵顶进施工可以显著减少箱涵上方土体的变形;管幕可以为箱涵分担70%的土层压力,可以减少矩形箱涵直角处的拉应力;反力墙钢板,顶进底板,钻孔灌注桩等结构会发生逆时针方向的旋转变形。研究结果可为今后管幕箱涵顶进工程提供一定的参考。     

管幕内顶进箱涵时外表面摩擦系数的试验研究

上海市中环线虹许路北虹路下立交工程是目前世界上在饱和含水软土地层中施工的横截面最大的管幕法工程。箱涵外表面与附近浆土混合物或钢管之间的摩擦系数对于箱涵在顶进过程中合理设计千斤顶的顶进推力十分重要。采用室内试验的方法研究了混凝土与配制的5种由膨润土触变泥浆和实际工程中的粘性土形成的浆土混合物之间以及混凝土与钢管之间的摩擦系数,研究结果表明,在纯粘性土时该2种摩擦系数均最大,而随着触变泥浆与粘性土的质量比的增大,摩擦系数则逐渐减小,在纯触变泥浆时摩擦系数则达到或接近最小值。     

管幕内顶进箱涵顶部管幕挠度分析

上海市中环线虹许路北虹路下立交工程是目前世界上在饱和含水软土地层中施工的截面最大的管幕法工程。按箱涵顶进土体开挖过程中前方土体的可能滑动的最不利情况分析了顶部钢管幕的挠度问题,以便在设计时对管幕的挠度以及地面的可能沉降有充分的认识。针对钢管不同部分的受力状况不同,主要按悬臂梁、两端固定梁以及弹性地基梁3种模型分情况对钢管的不同部分进行计算分析,并对该工程的情况进行了具体的分析。结果发现当管幕纵向两端自由时在开始进洞阶段钢管上会产生极大挠度,进而对后面顶进过程中钢管的挠曲产生重要影响,整个箱涵顶进过程中钢管的最大挠度出现在两端点处。当管幕纵向两端固定时,钢管挠曲有较大程度地减小,整个过程中最大挠度出现在钢管中点。     

管幕内顶进箱涵的前端网格长度合理设计

上海市中环线虹许路北虹路下立交工程是目前世界上在饱和含水软土地层中施工的截面最大的管幕法工程。为保证在管幕内顶进大断面箱涵(前端嵌固钢板制网格框架)的施工过程中开挖面的稳定性,在网格横截面尺寸一定的情况下,设计合理的网格长度就十分重要。在考虑箱涵上部管幕允许沉降变形的基础上,根据作用于网格内壁土压力的分布模式,并兼顾考虑实际操作的可行性,给出了网格长度的较为合理的设计计算方法,详细计算出了较为合理的网格长度,较好地满足了各主要控制因素。     

管幕法预制箱涵顶进施工技术探析

结合花园大道工程实例,介绍了管幕法预制箱涵顶进施工技术的工艺流程、管幕施工和箱涵顶进过程的质量控制要点及注意事项,为类似工程提供施工借鉴。     

软土地层管幕法隧道箱涵顶进开挖数值模拟

上海市中环线虹许路-北虹路地下立交隧道工程是我国首次采用管幕法箱涵推进工法施工,为研究管幕的作用,及管幕内土体变形及土压力分布规律,采用二维弹塑性有限元模拟网格内土体开挖过程.计算结果表明:随着网格内土体开挖,管幕下沉,网格前端11 m范围内土压力明显降低,最大降幅约为原压力的31%.同时,网格前端11～30 m一段范围内竖向略有增大;随着开挖进行,网格前端土体水平位移持续增加、水平应力相应减小;土体松动范围逐渐扩大,松动区的范围约为箱涵高度的2.5～3倍,形状为顶端与底端小,中间大.开挖结束时,最大水平位移达到了6.3 cm,水平应力最大降低了约40%.     

管幕工法中不同截面钢管力学分析

通过对管幕内顶进箱涵工法和箱涵顶进置换管幕工法中不同截面钢管的力学分析,得到在管幕内顶进箱涵工法中,管幕采用圆形钢管较为合理;在箱涵顶进置换管幕工法中,管幕采用异形（矩形高大于宽）钢管比较合理。     

箱涵顶进施工安全监测与控制技术研究

针对在软弱土层中超浅埋深大体积箱涵顶进技术所出现的问题,提出一套箱涵姿态全程自动数字监测系统方案.该系统可在箱涵顶进的过程中对箱身的轴线、进程、涵端土压力以及后背变形进行全程的、实时的跟踪监测并通过系统的软件处理及时采取相应的措施.通过对箱涵顶进施工过程信息化、智能化,不但能有效地解决在软弱土层中超浅埋深大体积箱涵顶进技术所出现的问题,而且能够大大节省人力、财力、物力.     

管幕内顶进箱涵前端网格内壁土压力分布模式

上海市中环线虹许路北虹路下立交工程是目前世界上在饱和含水软土地层中施工的横截面最大的管幕法工程。在管幕内顶进大断面箱涵(前端嵌固钢板制网格框架)的施工过程中,随着网格后端土体的开挖,作用于网格内壁各面的土压力发生调整,其特点是在距开挖面不同位置处有不同的大小。根据力学平衡条件分析,重新达到平衡状态后,作用于内壁顶面与底面的土压力沿网格纵向呈指数函数分布,内壁侧面的土压力则为沿网格长度方向(纵向)的指数分布与沿高度方向(竖向)的线性分布的叠加,直到在网格前端仍保持相应的原始状态为止。这就为网格尺寸的合理设计打下了重要基础。最后,用室内试验验证了理论计算方法并给出了实例工程网格内壁土压力的具体分布模式。     

软土地层管幕-箱涵推进工法阻力计算研究

上海市中环线北虹路下立交工程是目前世界上在饱和含水地层中施工的截面最大的管幕法工程.箱涵推进中推进阻力估算正确与否是工程成败的关键因素之一.基于摩擦及土体的极限平衡理论,分析了在管幕存在的条件下箱涵顶进中推进阻力的构成及计算方法,并根据不同的挖土工况给出相应的计算公式.计算结果和实测阻力进行对比,结果较为接近,可为同类工程提供参考.     

软土地层管幕-箱涵顶进工具管网格自平衡设计理论研究

目前,国外在软土地区箱涵顶进施工中均对箱涵顶进工具管开挖面前的土体进行加固,以保证在箱涵高度范围内的土体能够自立稳定。为降低工程造价,上海市中环线虹许路—北虹路地下立交隧道工程是世界上首次在软土地区采用不加固软土方法进行管幕-箱涵顶进施工的工程,为维持开挖面土体平衡,工具管网格的合理设计是工程成败的关键。以此工程为背景,从力学原理出发,利用网格内土体在稳定的前提下摩擦力与土压力始终平衡——自平衡原理,建立平衡微分方程,推导出工具管内土压力、土-钢板接触面正应力、剪应力随工具管长度的分布及衰减规律——指数方程,由此方程可解出维持开挖面稳定所需的工具管网格临界长度,并建立网格的长、宽和高之间应满足的定量关系。影响网格长度的主要因素有网格前的土压力、土与网格壁的摩擦特性和土体性质等,分析表明,网格临界长度随土压力的增大而增大,随摩擦系数的增大而减小,为对数方程,所建立的公式可为工程设计提供理论依据。     

高覆盖土大跨度箱涵顶进质量控制

以京九线-穿铁路线排污箱涵工程为背景，详细介绍了影响高覆盖土箱涵顶进质量的原因，通过三个阶段的模型测试，在调整摩擦系数和解决箱涵前方土体塌方的基础上，成功实施了相关质量控制方案，确保了工程的顺利完成。     

管幕内箱涵顶进中顶部管幕竖向变形预测

上海市中环线虹许路北虹路下立交工程是目前世界上在饱和含水软土地层中施工的横截面最大的管幕法工程。针对实际箱涵顶进施工过程中顶部管幕出现的以隆起为主的竖向变形，根据对箱涵前方滑动土体及箱涵体的力学分析，确定作用于顶部管幕下的附加荷载，进而将顶部中间部分的钢管视为在该附加荷载作用下的倒置于Winkler地基上的弹性地基梁，以此模型预测分析顶部中间部分钢管幕的竖向变形，并同实测结果进行比较，发现二者在规律及大小上都较为接近，说明该预测分析方法具有一定的合理性。     

管幕法箱涵顶进施工工艺的防水设计探讨

针对饱和含水软土地层中以管幕法为施工工艺的工程介绍了工程设计中箱涵接缝防水、箱涵顶进所设中继间防水箱涵出洞防水等设计思路及设计过程中的优化演变。