顶管法施工对土体影响的理论分析与数值计算

为探讨顶管法施工时造成的土体扰动,以合肥市某顶管工程为背景,运用理论分析与数值模拟相结合的方法对施工时的地层应力场、位移场及地表隆沉的变化过程和分布规律进行了研究并对地表位移进行了监测。结果表明,顶管施工时管道周围一定范围内的土体会受到扰动,管道底部、腰部分别出现最大竖向拉应力、最大竖向压应力;管道上方的土体扰动区域大于下方土体,管道底部和顶部位置土体分别出现最大隆起和最大沉降,随着管道的顶进隆起值减小而沉降值增大,管道轴线远处土体的位移基本为零;地表隆沉曲线以管道轴线为对称轴近似正态分布,在掌子面前方地层表现为隆起而后方为沉降状态。     

地铁盾构隧道引起邻近燃气管线变形规律研究

为探究地铁盾构隧道引起邻近燃气管线变形规律,以济南某城市交通区间盾构隧道为工程背景,分析管线沉降变形的5个阶段以及盾构施工引起管线沉降的主要因素,并基于Peck经验公式对盾构施工引起燃气管道周边地层移动情况进行理论计算,预测管道本身变形与三维有限元数值模型结果结合,共同揭示地铁盾构隧道引起邻近燃气管线变形规律。研究表明：盾构施工对燃气管线的影响因素主要为盾构掌子面平衡压力和盾尾注浆压力;引用Peck经验公式对盾构施工引起燃气管道周边地层移动情况理论计算结果为2.5～10.2 mm,可预测管线变形较小;在掌子面平衡压力150 kPa、注浆压力300 kPa情况下,发现燃气管道最大竖向沉降值出现在盾构工作面推过后13.5 m位置。     

大直径顶管施工的土质适用性研究

不同顶管机适用于不同的土质。借助数值软件分析不同土质参数对顶管施工造成地表沉降的变化规律,得出以下结论:泥水式顶管机主要适用于除砂卵石之外的任何地层;土压顶管机主要适用于软粘土地层;顶管在粘性土中施工,地表最大沉降随模量增大而呈线性减小,而在一定范围内随粘聚力内增加而增加;顶管在砂性土中施工,地表最大沉降分别随土体模量和摩擦角增大而减小但逐渐变化稳定。     

顶管施工引起地表沉降的三维数值模拟分析

顶管施工引起的周围土体变形会对相邻建筑物造成危害, 文中结合广州地区实例, 通过建立三维有限元力学模型, 对顶管施工引起的地表沉降进行数值模拟分析, 理论值与实测值具有较好的一致性, 同时对地层损失、管道埋深、管道直径和管体材料各因素对地表沉降的影响进行探讨, 得出一些结论, 可为实际施工提供参考。     

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。     

浅谈矩形顶管近距离穿越重要供水管道的施工影响分析

以济南地铁站某出入口通道顶管工程为背景,建立矩形顶管施工对近距离管道影响的力学模型,并结合现场监测,以此浅析大断面顶管施工对近距离下穿城区主要供水管道的影响。得出以下结论：(1)矩形顶管施工时,管道的变形表现为先隆起后沉降,管道中部变形量最大,沿轴线向两边,变形量逐渐减小。(2)管道的变形随着顶管顶进长度的增加,主要分为3个阶段：隆起阶段—急剧沉降阶段—沉降稳定阶段,本工程管道急剧沉降阶段的顶进长度为15～35 m(管道位于顶进长度20 m处)。(3)随着顶进长度的增加,管道的轴向、径向应力均随之增大,顶管顶进长度为15～35 m之间时,管道应力急剧增大。     

矩形顶管隧道顶进过程的地层损失

 就上海浦东某双线矩形顶管隧道施工中的地表沉降和土层沉降进行跟踪测量, 得到地表沉降槽的分布情况,在计算注浆量后, 分析了该工程的地层损失率。     

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。     

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,当穿越某一新建海堤时,其最大沉降量达５８５ｍｍ,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。     

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     

顶管下穿京沪线路基数值模拟分析

京沪线为国铁Ⅰ级铁路，线间距4.4 m的有砟轨道、双线电气化普速铁路，运营时速160 km/h。本项目热力管道采用顶管的方式先后穿越老京沪线与新京沪线，顶管外径1.8 m，顶管长度108 m，穿越处地层主要为素填土、粉质黏土、粉质黏土夹粉土，顶管距老京沪线的轨道结构的距离为6.31 m，距新京沪线轨道结构的距离为9.03 m。本文建立包括沉井、顶管、京沪线路基、轨道结构及土层的三维有限元模型，来分析顶管施工对铁路的影响，计算结果表明：采用顶管穿越京沪线可以有效地控制沉降，满足铁路运营的安全要求；沉井的变形从上至下逐渐增大，与其受力机理相同；顶管的顶部向下沉降，底部向上回弹，与周边土层变形相协调；铁路路基沉降槽的宽度随覆土厚度的增大而增大，并根据沉降值与基准沉降量的比值分为强烈影响区、显著影响区、一般影响区及无影响区，不同影响区的扩散角与土层等效内摩擦角存在联系；轨道结构的变形为盆式形状，是铁路路基的衍射变形；顶管顶进施工对沉降的影响最大，其他施工步序影响较小。     

填海复杂地层中顶管施工技术研究

填海复杂地层地质中回填地质、有孤石、地质沉降不稳定导致地质情况比较复杂,在管道施工中可以采用顶管施工技术,对此,文章首先对几种常用的顶管施工技术进行了介绍,然后结合工程实例,对泥水盾构平衡顶管施工技术进行了介绍,以期为类似工程提供借鉴。     

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585mm，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回结沉降。     

顶管下穿城市道路地表沉降规律分析

依托郑州市地铁8号线龙王庙站污水管道改迁工程，通过对区间11中工作井W-12～W-13范围内的顶管施工引起的地表沉降进行分析研究，得出了郑州地区顶管下穿城市道路引起的地表沉降规律。研究结果表明：顶管施工过程中，工作管到达时和通过时引起的地表沉降最大；产生地表沉降的横向影响范围为距离管轴线-10m～10m内；路面结构层可以有效限制地表沉降，使得横向沉降槽“浅而宽”;产生地表沉降的纵向影响范围在开挖面前后-10m～20m内；靠近始发端的监测点的地表沉降显著大于靠近接收端的监测点。最后，分析研究了产生地表沉降的原因，并提出了相应的施工处理措施。     

矩形顶管在轨道交通通道中的沉降分析

相较于传统的轨道交通人行通道施工方法,矩形顶管施工具有明显优势。依托上海轨道交通L2张江高科站1号出入口矩形顶管穿越工程,对矩形顶管施工引起地表沉降的主要因素进行分析。根据朗肯主动土压力理论,确定土体扰动区范围,并基于分析设置地表沉降监测断面。监测结果表明:沿管道轴线方向上,顶管机头前方受扰动区的范围是管道截面高度的2～3倍;横向扰动范围,地表沉降并不均匀,以管道轴线中心沉降最大并向两侧逐步减小;穿越加固区时监测到地表沉降呈现锯齿状的波动现象。所研究的结论可为相关工程的设计与施工提供参考。     

管道支承装置在燃气顶管工程中的应用

由于社会和科技的快速发展．城市燃气管道施工经常遇有不可开挖的地段,根据有关部门的规定和要求,特殊地段需要采用非开挖工艺施工．顶管法是常用的一种施工工艺。过去顶管工程其内部的燃气管道安装多采用垫层法．目前的顶管工程数量和特点繁多,传统工艺有时不能适用,安装施工经常遇到各种各样的困难。地下燃气管道支承装置是为配合顶管施工．解决上述实际问题而设计的,以此改善施工状况和提高工程质量。     

软黏土深埋矩形顶管施工地层变形分析

结合上海轨道交通14号线静安寺车站工程，基于颗粒间应变(IGS)小应变刚度本构模型对顶管顶进过程进行了三维数值模拟。通过对比现场实测及既有工程经验，验证了数值模型的有效性。利用数值模拟，分析了软黏土地层中矩形顶管施工地层变形响应。主要结论包括：(1)基于IGS小应变本构模型的数值模拟可以合理反映矩形顶管顶进引起地表沉降特征；(2)顶管施工引起地表沉降形态可以通过高斯曲线表征，随着顶管顶进，沉降槽宽度系数变小；(3)土体深层水平位移呈“S”形分布，在隧道顶部所在深度，土体具有最大的远离隧道的侧向位移和沿顶进方向的水平位移，在隧道底部所在深度，土体具有最大的朝向隧道的侧向位移及沿顶进反方向的水平位移。     

顶管施工技术在城镇燃气管道建设中的应用研究

近几年来,随着城镇化进程的加快,城市建设的要求也更高了。作为城市基础设施之一的城市燃气管道,其施工质量将与人们的生活有直接关系。而想要保证施工的效率和质量,满足人们的燃气使用需求,就需要从实际出发,进行城市燃气管道工程建设,在给人们带来生活便利的同时,也能实现更多的经济和社会效益。但是在城市燃气管道顶管施工中会出现一些问题,这要求在施工时全方位考虑,以认真的态度投入到工程施工中,保证燃气管道施工的安全与质量。本文先分析城市燃气管道顶管施工问题,再谈谈如何保证燃气管道施工的质量。     

砂性土中隧道施工引起地层沉降分布特征的模型试验研究

目前关于隧道施工引起的地层位移的研究主要集中在地面沉降上,而在隧道施工过程中逐渐增多的地下建(构)物破坏案例使得准确预测地层中位移模式的重要性日益凸显。针对这一问题,利用自制的大型模型试验箱,以长江砂为填料,用调整模型箱底板各分块不同高度的方式来模拟隧道施工引起的地层位移。通过对不同深度处地层位移模式的分析,研究了砂性土中隧道施工引起的地层沉降分布特征。试验结果表明:某一深度处中心最大沉降量与观测深度及底板最大下沉量之间近似呈线性关系;沉降槽的体积不是常数,而是随深度的增加逐渐增大的变量,地面沉降槽的体积仅相当于地层损失体积的一半;沉降槽宽度系数i只与沉降槽所处深度有关而与该沉降槽的中心最大沉降量无关。     

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。