平行顶管施工引起的地面变形实测分析

对海相沉积的欠固结土中水平平行顶管施工引起的地面变形规律进行分析,提出地面横向和纵向扰动区范围及工后沉降的计算方法。研究结果表明,水平平行顶管施工时中间区域受到双重扰动,产生的地面沉降较大。由于先建顶管施工对周围土体产生的扰动会使后建顶管施工时产生的扰动加剧,在同样条件下,后建顶管引起的最大地面沉降值与沉降槽宽度都要大于先建顶管。平行顶管施工产生的地面沉降主要由土体损失、受扰动土体再固结和次固结引起,土体受扰动后产生的超孔隙水压力是导致工后沉降的原因,在欠固结土中工后沉降与时间基本成对数关系。     

矩形顶管穿路施工对土体扰动变形研究与实测分析

针对矩形顶管施工对土体扰动的不利影响问题,基于土力学理论,给出了矩形顶管施工扰动下的地层间隙参数及地层损失比解析计算式,并对矩形顶管施工引起的土体变形进行建模分析,依据半空间弹性假设及复变函数共形映射理论,通过共形映射将矩形顶管问题转换为圆形顶管问题,进而给出了矩形顶管施工引起土体变形近似解析计算式,依托某市综合管廊矩形顶管穿越工程,结合相关现场监测数据,对本文理论进行验证分析,依据本文理论计算矩形顶管施工扰动下的地层损失比为6.9%、地表沉降计算值147mm,其中沉降计算值稍偏大,认为其原因主要为施工中注浆加固对沉降控制的有利影响,可为相关工程的设计与研究提供参考。     

矩形顶管施工引起土体分层变形计算方法研究

随着矩形顶管在大城市地下通道建设中的广泛应用,建立矩形顶管施工引起周围地层变形的计算预测模型已成为当前顶管施工必须加以重视的问题。矩形顶管施工引起周围土体变形的主导因素为摩擦力、开挖面附加应力、土体损失,理论分析必须考虑这几个主导因素。针对以上主导因素,提出考虑三者共同作用下的矩形顶管施工地层位移计算方法。用Mindlin位移解对应力作用面积分析顶进过程中开挖面附加应力及摩擦力引起的地层变形;以随机介质理论分析建筑缝隙引起的土体损失产生的地层变形。考虑到各影响因素的相对独立性,将各因素引起的地层变形叠加,从而得到主导因素影响下的地层变形预测模型。通过理论计算,开挖面附加应力、摩擦力主导隆起区地层变形,土体损失主导沉降区地层变形,地层埋深越大此现象越明显。将理论计算值与实测结果对比,两者在变化趋势及变化量上趋于吻合,因此,所提公式可作为类似工程工前地层变形预测计算公式。     

顶管施工土体扰动的实测分析研究

对福州某工程顶管施工期间地表位移、土体位移及孔隙水压力进行了现场监测,并根据实测结果分析研究了顶管施工的土体扰动特性。结果表明,顶管施工引起的地表位移可分为顶管到达前沉降、施工扰动沉降、管土间隙沉降及土体固结沉降四个阶段;土体位移(相对地表)在顶管机头距离监测断面5m范围内达到最大,而孔隙水压力变化比土体位移变化要及时,可通过监测孔隙水压力对施工引起的土层移动作出超前预测。     

大断面矩形顶管施工对周围土体扰动实测分析

依托苏州市某大断面软土地层矩形顶管建造综合管廊隧道工程,通过分析施工期间的土体孔隙水压力、土压力、深层土体水平位移、地表沉降等土体扰动监测数据,揭示了大断面矩形顶管施工对土体扰动规律。结果表明:矩形与圆形顶管产生的土体扰动存在差异,主要表现在矩形顶管附近土体最大水平位移发生在距顶管上表面一定距离处,矩形顶管产生的地表沉降曲线底部较为平缓;矩形顶管对土体的扰动与顶管机距监测断面距离有密切联系,随着顶管机逐渐靠近,土体的土压力、水平位移及孔隙水压力受扰动变得剧烈,顶管机通过后土体扰动逐渐减弱;顶管顶进速率越快,对周围土体扰动越大,现场加快顶管速率应谨慎;而施工停顿后,土体有向管壁移动的趋势,停工期间不能停止向管壁注入膨润土泥浆。     

考虑关键施工参数的矩形顶管隧道围岩变形控制分析

大断面矩形顶管工程在城市人口与建筑密集地区的应用越来越广泛,围岩变形控制是其施工关键问题之一。依托天津某大截面矩形顶管工程,采用数值模拟与现场监测手段,研究土舱压力、管土摩擦力、注浆压力、等代层等关键施工参数变化对地层三维变形的影响。研究表明：(1)土舱压力与注浆压力是引起围岩土体隆起变形的主要因素,管节与周围土体之间的间隙填充程度是诱发围岩土体沉降变形的关键因素。(2)管土摩擦力与土舱压力是引起围岩土体产生轴向水平位移的决定因素,在管土摩擦力与土舱压力作用下,围岩土体受到与顶进方向相同的剪切与挤压作用。(3)注浆压力与管土摩擦力使围岩土体向隧道外侧移动,产生横向水平位移,管节与周围土体的间隙填充程度决定围岩土体向隧道内侧移动范围,产生相反的横向水平位移。研究成果对于大断面矩形顶管施工诱发的围岩变形控制具有重要指导意义。     

软土层中类矩形盾构掘进施工引起地层竖向变形实测与分析

 类矩形盾构断面形状、机械配置与圆形盾构的差异必然引起地层变形规律有所不同,以国内首例软土层中类矩形盾构地铁隧道工程为背景,依据现场实测地表变形、土体分层沉降数据,分析类矩形盾构隧道施工引起地层竖向变形的基本规律,并结合变形机制对施工控制提出建议。结果表明：类矩形盾构施工引起地表沉降最大值约50 mm,开挖面前方影响范围约20 m;地表竖向位移随时间发展呈现出缓慢沉降(隆起)、急剧隆起、快速沉降、平稳沉降4个阶段,沉降主要发生在盾构通过后,由软土地层受扰动后固结引起。地层竖向变形主要受土仓压力、盾尾注浆、盾构姿态等因素的影响,其中,盾构掘进姿态控制是盾构两侧土体竖向位移方向相反的主要原因,盾构姿态对周围地层变形影响比单圆盾构更显著。     

大口径顶管施工对周边环境扰动实测分析

顶管施工技术广泛应用于给排水管道工程,其口径随给排水需求的增加,有越来越大的趋势。结合某顶管工程现场监测数据,包括地面隆沉、深层土体移动、分层沉降、孔隙水压力、土压力数据,在前人顶管施工扰动机理研究的基础上,研究大口径顶管施工引起的土体扰动。通过实测分析,明确顶管施工过程对周围土体扰动的影响范围和岩土体动态响应规律,为信息化指导顶管施工提供依据。在顶管施工过程中测定土层的超孔隙水压力变化,提前对施工中引起的土层移动作出超前预测预报。     

受顶管施工影响的土体扰动分析与实测研究

近年来,顶管施工引起的土体扰动特性研究越来越重要。通过分析顶管施工过程地表位移的分阶段扰动机理,将顶管推进过程中的地表位移分为四个阶段:前期波动阶段、隆起阶段、施工沉降阶段和后期固结沉降阶段。本文利用上海世博电力隧道工程的土压力、孔隙水压力、深层水平位移和地下水位实测数据,分析顶管施工引起的土体扰动特性,研究表明,顶管施工中的开挖面稳定和泥浆套技术对土体扰动有较大影响。     

顶管穿越路堤实测地基变形和扰动程度分析

 顶管穿越已固结完成的高速公路地基,将引起土体扰动和土层损失,使路堤产生纵、横向不均匀沉降。分析表明,在顶管施工及降水过程中可采用路堤纵、横坡改变量不大于0.5%的指标对由不均匀沉降引起路堤稳定性进行动态控制和预警,有效防止路面裂缝的发生。现场试验和实测规律表明,顶管穿越过程中扰动区的沉降具有瞬时性和超前性,对于砂土地基,扰动区范围要大于按软土计算的理论值,扰动区主要发生在管壁外1 m范围内,并以此向四周扩散。顶管轴线以上土层扰动后强度降低,压缩系数改变量超过50%,孔隙比改变量可达35%,塑性指数有不同程度减小,土体发生扰动再固结,是引起地表沉降的内因;轴线以下土体主要以压密为主。顶管在穿越砂土地层的路堤时,在两侧沉井及顶管的施工过程中应重视施工降水对高速公路路堤的影响。     

软土地区管幕群顶管施工地面沉降监测与分析

依托上海14号线桂桥路站管幕段实例工程,对管幕群顶管顶进施工过程地面沉降情况进行监测,分析群顶管施工对地面沉降的影响,在此过程中对本工程采用水土分算或合算进行讨论。根据顶进过程实际工况和监测数据,分析管幕群顶管施工影响地面的原因,提出相应控制措施。结果表明:①管幕群顶管施工引起最大地面沉降出现在始发井出加固区区域;②在本工程中采用水土合算计算正面土压力较为符合实际情况;③管幕群顶管施工过程中影响地面变形的因素主要包括前舱压力、顶进速度、洞门止水、管壁摩擦和同步注浆等方面。     

北京首条矩形顶管风险防控设计与沉降分析

北京新机场临空经济区永兴河北路综合管廊需下穿大庆—广州高速路,因管廊设计需规避或降低风险点,经过明挖、暗挖、矩形顶管等工艺比选,认为矩形顶管具有无需降水、控制地层沉降、工期进度较快、道路及管线无需迁改等优势,故采取双孔大断面矩形顶管穿越高速路。(1)通过受力计算分析,采取合理设置管节中隔墙,增加矩形顶管整体刚度,可减少地层变形,减少板厚、降低配筋率,从而控制投资;(2)通过确定适宜的土仓压力、压注减摩泥浆、地层补充注浆等措施,可有效减少地层扰动。监测结果表明,矩形顶管掘进完成后,高速路面最终沉降仅约为-25 mm。(3)通过沉降监测数据分析,得出矩形顶管掘进最优参数、双孔矩形顶管引起的路面沉降规律及影响范围计算方法。     

双层地基超载预压固结理论及应用

针对未打穿竖井地基传统固结计算方法的不足 ,将深厚软土未打穿竖井地基合理转化为双层地基 ;分析了双层地基超载预压的固结、沉降机理 ,给出了多级等速加、卸载条件下双层地基一维固结孔压解析解。考虑时间因素的影响 ,提出了反映土结构性的固结沉降计算方法。最后 ,结合工程实例计算 ,发现采用超载预压法处理深厚软土地基 ,对于控制工后沉降是不利的 ;工后沉降主要是下卧层的压缩变形造成的 ,约占工后总沉降的 74%左右。     

盾构隧道施工引起的工后地面沉降研究

 对盾构施工引起的隧道轴线上方土体超孔隙水压力和工后地面沉降进行研究,提出盾构隧道施工引起的土体应力释放率计算方法。基于Henkel 超孔隙水压力理论,推导与隧道衬砌相邻的土体初始超孔隙水压力值。假定与衬砌相邻的各点具有相同的应力释放率,得到隧道拱顶处土体的超孔隙水压力计算方法。运用应力传递理论,提出隧道轴线上方土体的超孔隙水压力分布模式。假定压缩层厚度为隧道覆土厚度,采用太沙基一维固结理论,得到隧道轴线上方地面工后固结沉降理论计算公式。算例分析结果表明,该方法的预测值与实测值非常吻合。     

盾构施工引起地面长期沉降的理论计算研究

 对盾构施工引起的隧道轴线上方地面工后沉降进行研究,结果表明,土体开挖卸荷引起应力释放,产生初始超孔隙水压力,其分布呈三角形。假定衬砌不排水、土体为单面排水、压缩层厚度为隧道覆土厚度,采用太沙基一维固结理论,得到地面工后固结沉降的理论计算公式。假定地面长期沉降主要由施工期间沉降和工后固结沉降组成,进而得到地面长期沉降的理论计算公式。算例分析结果表明：该方法的预测值与实测值非常吻合;上海软土地区盾构隧道施工引起的地面长期沉降相当显著,最终地面沉降量在80 mm以上,固结沉降占总沉降量的80%～90%;按最小覆土深度5 m计算,需要2 a以上地面沉降才能最终稳定。     

软土地区矩形顶管施工地表变形控制措施探讨

通过上海软土地层中3个大截面矩形顶管施工实例结果分析,发现矩形顶管推进引起地表变形具有一般规律性。笔者对地表隆沉及局部变形的机理进行了深入分析,并对变形控制措施进行了详细探讨。变形一般规律:地表隆起越大,则相应地表沉降量越小;最大沉降均发生在距始发井5~10 m的范围;当顶管机经过测点后推进约25 m左右时,监测断面上各测点的沉降值已趋于稳定。掘进面的地表隆起主要受顶进推力影响,地表沉降则受土体损失控制。顶管中段的土体损失沉降比较稳定,可通过调整掘进面上方的隆起与最终沉降的量值占比来达到最优变形控制目的。     

长距离顶管穿越海堤时的堤面沉降分析

顶管在顶进过程中 ,产生地层扰动和地层损失 ,从而导致地面沉降。地面沉降的原因是错综复杂的 ,文中所述顶管工程 ,当穿越某一新建海提时 ,其最大沉降量达 5 85 mm,并伴随较大的差异沉降。本文以该工程的实测沉降为依据 ,分析了顶管施工过程中所产生的地层损失和堤面沉降 ,分析了受扰动土体的再固结沉降