大断面矩形顶管隧道施工围岩变形与力学特性

针对城市繁华地段大断面矩形顶管隧道施工引起围岩扰动与破坏问题,依托郑州市红专路大断面矩形顶管隧道实际工程,采用ＦＬＡＣ３Ｄ有限差分法数值计算,建立三维数值模型,进行了大断面近距离多个平行矩形顶管隧道施工围岩变形与力学特性的研究。研究表明:大断面近距离多个平行矩形顶管引起的地面沉降与沉降槽宽度,后期顶管施工影响明显大于先期施工;在顶管隧道顶进过程,靠近始发井围岩沿隧道轴线方向围岩土体切应力较大,远离始发井切应力较小;考虑了盾构机的掌子面推力与盾壳,管节顶进过程的泥皮套摩阻力,同步注浆压力,提出一种综合考虑盾构机、管节顶进以及同步注浆的三维数值模拟方法。     

某水库项目顶管近距离穿越构筑物施工技术探析

某水库项目的附属工程采用大型矩形顶管施工工艺穿越重要建构筑物,面临工程地质条件差,需上穿现有管道隧洞,顶管覆土浅,周边环境复杂,沉降变形控制要求极其严格等难题,通过预先对施工影响范围及地表沉降分布规律进行计算分析和施工过程中的土压力平衡控制,最终顺利完成了顶管施工,可为同类别工程施工提供借鉴与参考。     

鲅鱼圈输水管道顶管法施工地表变形及管道受力分析

依托鲅鱼圈输水管工程,分析了浅地表城区顶管法施工对地表的影响以及管道受力情况。首先通过理论公式计算顶管法施工顶力合理值,并采用ANSYS数值软件模拟顶管法施工对地表的影响,得出结论:顶推过程中沿顶管纵向6 m即4D范围为变形发育区,从起始顶进断面算起顶推5 m范围内变形速率最大,因此建议在此范围段内进行重点监测。更多还原     

矩形顶管施工引起地表隆起变形因素分析

以全国最长的大截面矩形顶管综合管廊工程为背景,研究矩形顶管施工过程中引起地表隆起变形的因素。采用弹性力学mindlin解为理论分析工具,将影响地表隆起变形的因素分为地层参数、设计参数和施工参数。地层参数包括土体泊松比和压缩模量;设计参数包括顶管断面尺寸、隧道埋深和后续管节的断面尺寸;施工参数包括顶管机顶进速度、正面附加推力、顶管机的摩擦系数和管节的摩擦系数。经过分析得到以下结论:(1)该工程地表隆起最大值达到29 mm,随后回落到15 mm并保持稳定,纵向隆起范围为20 m;(2)地层参数中,土体泊松比与地表隆起变形成正比,泊松比每变化0.1,地表隆起变化10 mm,土体压缩模量与地表隆起变形成反比;(3)设计参数中,顶管断面尺寸与地表隆起变形成正比,顶管机宽度每变化1 m,地表隆起变化3 mm,隧道埋深对地表隆起变形最大值不产生影响;(4)施工参数中,正面附加推力、顶管机的摩擦系数和后续管节的摩擦系数与地表隆起变形成正比,顶进速度只影响隆起值出现的时刻,而对隆起值的大小不产生影响。     

大口径长距离顶管施工的轴线控制

大口径长距离顶管穿越施工,轴线位置不宜控制。顶管顶进轴线误差直接影响地表沉降与进洞姿态,而且在顶进中误差累计到一定程度,必然会影响管道的整体姿态,甚至不能保证顺利进洞,因此控制管道轴线的偏转、偏移是顶管施工的重点,同时也是技术难点之一。为满足顶进管道轴线施工质量技术要求,必须在管道顶进施工前、中、后全过程实时跟踪测量,并采取循序渐进的轴线纠偏措施,从而保证顶管施工的正常进行。     

大断面矩形小净距顶管隧道群施工地层变形规律研究

超浅埋小净距大断面顶管隧道群工程顶推施工的背土效应会加剧周边地层变形,而采用减阻泥浆可有效缓解顶推施工对地层的扰动影响。为了研究超浅埋、小净距大断面矩形顶管隧道群工程顶推施工过程中减阻泥浆对地层土体变形规律的影响,采用三维有限元数值模拟方法,对隧道顶推施工过程中地层变形规律进行了研究,并将模拟结果与现场实测数据进行对比,得到如下结论:群洞隧道由于先后施工的影响,背土效应补充前方地层产生地表隆起变形;背土效应和土层应力共同影响下,在隧道高度范围和上覆土层范围,单洞隧道深层水平位移分别呈现偏离隧道和指向隧道的规律;地层位移影响分区决定了群洞隧道深层土体水平位移变形规律,后续开挖的隧道使得先行开挖隧道外边线以外土体全部产生背离隧道方向的水平位移。研究成果可用于帮助大断面矩形顶管等类似工程的设计施工,具有一定的推广意义。     

曲线顶管施工扰动土体变形理论分析及数值模拟研究

现有的顶管施工扰动理论及相关研究都是基于直线顶进工况,在曲线顶进工况下则存在一定的适用性问题。在对现有直线顶进扰动机理及沉降预测方法分析的基础上,研究曲线顶进的施工扰动机理及扰动范围大小,并提出了相应的地表沉降范围的估算方法和估算公式,同时以二维有限元为工具,对比研究曲线顶进和直线顶进施工的扰动变形规律,验证理论分析结果,为曲线顶管施工引起的周边地层变形扰动范围的估算提供依据,最后,从实际工程出发,经定量计算对比,得出了曲线外侧扰动范围小于直线顶进单侧扰动范围、直线顶进单侧扰动范围小于曲线顶进内侧扰动范围的研究结论。     

超大直径盾构施工地表沉降分析

结合工程实例对超大直径泥水平衡盾构地铁隧道施工引起地表沉降的实测数据进行了分析。得出了隧道中心线上方地表在盾构推进过程中变形的一般规律及地层损失引起的地表横断面沉降的形态。用Peck公式对横向沉降槽实测数据进行拟合,得出了地表沉降槽宽度系数及地层损失率等特征参数的一般范围。对盾构推进过程中的停机情况对地表沉降的影响进行了分析,并提出了一些建议。分析成果对于城市超大直径泥水盾构工程有较好的参考价值。     

矩形顶管施工诱发地表沉降数值模拟分析

<正>矩形顶管技术作为一种地下隧道开挖方法,其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。本文依托合肥市黄河路横穿包河大道矩形顶管工程,建立位移控制的矩形顶管顶进的三维动态模型,研究了顶管工程穿越黏土地层时地表沉降变化规律,研究成果可为相关工程提供借鉴。随着国内城市快速发展,地下结构的建设要求不断提升。相较于传统明挖法,顶管法作为机械化水平较高的非开挖施工技术,形成的地层扰动及环境影响较小,给城市建设带来了很大的便捷性。与圆形顶管截面比较,矩形结构有效使用面积通常增加20%左右,     

土压平衡机械顶管技术在穿越京密引水渠工程中的应用

昌平区小城镇污水配套管网3标段工程穿越京密引水渠,为减少施工对渠道的影响,采用顶管施工。通过设计计算,确定顶管中心高程为44.43 m,顶进长度261.8 m,选用TP-1550型土压平衡顶管机,渠底土仓压力控制在0.04~0.08 MPa之间,顶后注入水泥浆加固,通过施工期及稳定期观测,施工区域内沉降数据均满足要求,为今后同类工程施工提供参考。     

浅埋隧道开挖引起的地面沉降研究

因隧道开挖导致地面过度沉降而诱发的事故时有发生,目前国内外对此类问题的计算理论尚有待进一步研究。基于沉降槽宽度系数计算方法,提出了隧道开挖引起的分层土结构地面沉降量Peck改进算法。以钱塘江隧道工程为例,对比分析了Peck法、Peck改进法和有限差分法等计算的地表沉降量。研究表明:改进的Peck法和数值模拟结果吻合度较高,尤其当地层损失率为0.7%时,两方法计算的沉降曲线接近,且最大沉降量均约24 mm;改进的Peck法计算的沉降槽最窄,其次为有限差分法,而Peck法计算的沉降槽宽度最大。     

顶管施工的弹性力学模型与固结沉降计算

根据引起沉降的各种因素,提出顶管施工对土层作用的简化力学模型,并在此基础上对Peck公式进行修正,使之能考虑固结因素的影响,从而得到估算地面沉降的实用公式.     

顶管施工过程中的地面沉降风险控制

顶管施工是一项系统性很强的复杂工程,在施工的每个环节都存在一定的风险。本文主要针对顶管施工过程中的地面沉降风险进行分析,总结了一些关于顶管施工过程中地面沉降风险控制的方法,可为类似顶管工程施工的地面沉降风险控制提供参考。     

软土地层中盾构法开挖三维有限元模拟

以某条软土地层中开挖的地铁隧道为例,根据非线性有限元法的基本原理,利用大型非线性有限元软件ADINA三维动态模拟地铁隧道开挖过程,计算结果揭示了在盾构推进过程中地表沉降分布以及特点,得到盾构法开挖引起的地表沉降曲线,其形态与Peck计算得出的横向地表沉降槽正态分布曲线的形态基本一致,隧道轴线正上方地表沉降最为明显。     

泥水平衡顶管技术在过河污水管道中的应用

顶管作为一项新型的施工工艺,已经在管道施工中广泛使用,对于穿越河道管道施工,泥水平衡顶管相较于传统施工工艺优势明显。丰县东城路改造工程,过河污水管道采用泥水平衡顶管机施工,高效、快速地完成了施工任务,在保证了施工质量的同时,安全、环保方面较常规施工方法有了很大提高。     

非开挖顶管施工技术在病险水库加固工程中的应用

受麦子河水库枢纽工程区为平缓开阔的湖积堆积地形地貌条件的限制,新建输水涵洞只能修建在穿过主坝坝基之下、地下水位较高的第四系湖积层(QL)饱和砂土地层中,施工过程易产生渗水、塌方并影响主坝安全,因此设计、施工中采用非开挖顶管施工技术成洞。顶管段进、出口部位用深层搅拌法进行土体加固,且对管身段进行回填灌浆和固结灌浆。顶管施工段两端工作井、接受井采用沉井施工法,而进口闸井段外壁周边则采用深搅桩板墙初期支护型式。这样,克服了建筑物结构布置的困难,排除了顶管存在渗漏通道安全隐患,解决了基坑开挖渗水、垮塌以及沉降变形问题,达到缩短工期、有效降低工程投资的目的。     

顶管技术在唐山环城水系工程中的应用

唐山市北新西道顶管工程采用手掘式顶管施工,在施工中遇粉细砂层出现坍塌,施工单位采用液态水玻璃注浆加固砂层,使工程按时完工。在手掘式顶管施工时要明确顶管所处地层,当所处地层为松散地层时,需对该地层进行处理,一般采用固结灌浆的方法。     

公路隧道断层破碎带围岩变形规律数值模拟

为研究断层破碎带隧道施工围岩变形规律,采用数值模拟方法分别考查了台阶法、预留核心土法和三台阶法施工时围岩变形及地表沉降情况。结果表明:断层破碎带隧道施工围岩变形量随着荷载步增加趋于稳定,台阶法造成的拱顶沉降值较大,三台阶法和预留核心土法能较好的控制隧道拱顶沉降;隧道周边收敛值也随荷载步增加逐渐稳定,台阶法周边收敛值最大、三台阶法周边收敛值最小;地表沉降随荷载步增加逐渐达到稳定,台阶法施工造成的地表沉降最明显,三台阶法次之,预留核心土法地表沉降控制效果最好;预留核心土法隧道上方横向形成明显的沉降槽,随着荷载步增加沉降槽趋于明显,最终达到稳定。