大断面矩形顶管施工对环境影响研究

上海轨道交通2号线东延伸段金科路站4号出入口联络通道采用大断面多刀盘矩形顶管施工。介绍了顶管施工现场的监测方案,从地表沉降、孔隙水压力和土体水平位移等方面研究了大断面矩形顶管施工对周围环境的影响。得出了推进时顶管正上方土体的上抬量最大、孔隙水压力在顶进过程中的变化规律以及垂直于顶进方向的水平位移大于顶进方向的水平位移等规律。     

顶管顶进过程中的环境影响数值模拟研究

通过建立简化的地层模型,对苏州某引水工程的顶进过程进行三维有限元分析。绘制施工中地表在纵向和横向的变形曲线,得出在机头前2.5D(D为管道外径)处土体开始出现隆起,横断面方向距轴心5D范围内土体沉降量较大,达总沉降量的67%。分析顶推面压力、管土摩擦系数、静止土压力系数对土体沉降变形的影响,为顶管施工提供指导建议。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

浅埋大断面顶管施工引起地基变形规律分析

随着城市地下空间的不断开发利用,顶管法也在我国城市隧道施工中得到广泛应用。本文通过对深圳地铁7号线华强北站浅覆土大断面顶管施工过程中地表变形实际结果的整理分析,结合有限元分析方法,对浅埋条件下大断面顶管顶进施工过程中地表变形的规律进行研究,分析注浆压力等施工参数对地表变形的影响。通过不同影响因素的分析,发现顶管施工中土体损失是引起地表沉降的主要因素,因此实际施工中需要严格控制出土量。结果表明顶管顶进过程中由于土体损失作用,在顶管机掘进面上方地表会出现显著沉降变形,随着顶管进一步推进以及注浆压力的施加,地表沉降会逐渐恢复并出现一定的隆起,随着注浆压力的消散,地表又表现为一定的沉降变形。地表沉降主要集中在顶管施工区域,显著影响范围为2.5倍顶管宽度。     

武九管廊顶进施工引起地表变形的数值计算与现场实测

顶管法施工避免了管廊施工对地面结构的直接影响,但管廊顶进施工对地表土体变形的影响却不能忽视.本文采用MIDAS/GTS软件对武九管廊和平大道段顶进施工引起的地表土体变形进行了有限元数值计算.研究结果表明:靠近始发井的土体直接产生沉降变形,且随着顶进距离的增加逐渐增大到最大值;远离始发井的土体则先发生抛物线形的隆起变形,...     

曲线顶管施工环境影响的三维有限元分析

通过建立三维有限元模型,研究了曲线顶管施工过程中地表的变形规律.通过有限元模拟,探讨了泥浆套、机头压力和土体抗力对地表变形的影响,结果表明:泥浆套的完整性和机头压力对曲线顶管施工过程中地表的变形有重要影响;曲线顶管由于附加土体抗力的存在,管轴垂直方向地表变形的最大值偏向顶管平面曲线的圆心一侧,偏移的距离与顶管的平面曲线半径有关.     

TRD搅拌墙施工对周边环境影响实测分析

以苏州轨道交通5号线茅蓬路站基坑工程为研究背景,对该基坑TRD搅拌墙(止水帷幕)施工过程中的周边地表沉降、深层土体水平位移、土压力及孔隙水压力等进行了现场实测,并对实测数据进行整理分析,结果表明:在TRD搅拌墙成墙施工阶段,土体向墙体(槽段)外侧位移、地表隆起、土压力和孔隙水压力增加;在墙体形成但尚未结硬前,土体向墙体(槽段)内侧位移、地表回落、土压力和孔隙水压力减小,随着墙体水泥土逐步硬化,土体变形、土压力和孔隙水压力最终趋于稳定;在TRD搅拌墙施工阶段,周边1 m～5 m范围内地表隆起值为5.65 mm～7.15 mm,深层土体水平位移最大值为16.14 mm(地表下4 m深度),对周边环境的影响总体较小。     

多因素下竖向顶管施工引起的土体变形研究

建立掘进机与土体间的摩擦力、后续管道与土体间的摩擦力、开挖面前顶管推力、土体损失四个因素下竖向顶管法施工的力学模型.前三个因素引起的土体变形解根据弹性力学Mindlin解得到;土体损失引起的土体变形解通过随机介质理论得到,最后二者相加获得多因素下总的土体变形理论解.通过算例对计算结果进行了分析,研究了开挖面前顶管推力的改变对土体变形的影响。研究结果表明,土体竖向位移的最大值随z的增大基本呈减小趋势;竖向顶管施工引起土体隆起的范围在距顶管横截面中心线D～10D之间,土体隆起值随着深度的增加而增加;水平位移的最大值出现在距竖向顶管横截面中垂线2.5D处;开挖面前顶管推力对竖向位移的影响范围主要在距顶管横截面中心线±2.5D之间,在影响范围内,其引起的竖向位移随开挖面前顶管推力的增加而逐渐增大;在0z0.5D时,开挖面前顶管推力引起的水平位移主要表现为较小的朝向竖向顶管的移动;在0.5Dz4D时,主要表现为远离竖向顶管的移动,且随着深度增加,水平位移越大。因此,在竖向顶管施工时,需重点关注±2.5D范围内的竖向位移以及0.5Dz4D范围内的水平位移。     

顶管施工过程穿越下覆既有地铁隧道数值分析

南京江北新区沿天华南路新建污水管采用顶管法施工,顶进路线由既有地铁3号线上方近距离穿过。为了保证地铁隧道安全,利用MIDAS/GTS三维整体建模,通过划分施工段模拟施工过程来预测施工可能引起的隧道变形及地表隆起。根据数值模拟结果,分别从隧道竖向位移、隧道水平位移、隧道管径径向收敛和地表土体位移等方面分析其安全性,并提出相应建议。研究表明:顶管施工过程中,隧道竖向位移主要表现为隆起,下覆隧道竖向位移先后经历了初始隆起、隆起增强和隆起稳定3个阶段,地表竖向位移先后经历了隆起增强、隆起减弱和沉降3个阶段;顶管对隧道水平位移的影响主要集中在通道投影范围内;结论可为类似工程设计施工提供参考。     

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。     

近接小半径曲线顶管施工扰动数值研究

近接小半径曲线顶管工程中,顶管之间的相互扰动以及顶管施工对周围环境的影响等成为施工过程中必须关注的问题。港珠澳珠海侧接线工程拱北隧道开挖断面大(约328 m2),地质条件复杂,设计拟在隧道周边进行超前大顶管预支护。以该工程为基础,利用数值方法,对近接小半径曲线顶管的施工过程进行了数值模拟研究。研究结果表明:1)随着掘进环数的增加,各监测点的地层隆起量逐渐增大,且顶管掌子面距离监测断面越近,地层隆起变形越明显;2)后续顶管顶进初期,会引起前方邻接顶管正上方土体呈下沉趋势,而在后续顶管上方地层监测点的隆起量有所增加;随着后续顶管继续顶进,监测断面处各点的最大隆起量呈向右偏移态势,且其上方的地层隆起量大于先行顶管上方的土体;待后续顶管通过监测断面后,顶管上方的地层出现了一定的下沉;3)由于先行顶管施工完毕后,取消了推顶力,土体有一定的回弹,抵消了部分后续顶管接触面法向上抗力的作用效果,后续顶管施工对先行顶管施工在横向的影响不明显。     

浅埋矩形顶管施工地表沉降特性试验研究

随着城市地下空间的开发与利用,浅埋矩形顶管工程应用越来越广泛,顶管施工引起地表变形对上部结构的正常使用与安全产生影响.基于模型试验方法,设计了室内模型试验,模拟矩形顶管顶进过程,分析了土体扰动变形规律.试验研究表明,矩形顶管施工引起地表沉降的横向影响范围主要发生在距顶管中线2倍顶管宽度,地表隆起则主要发生在顶管管节正上...     

平行顶管近接施工的室内试验研究

顶管工程中泥浆护套对顶进中的地层变形与土体劈裂有重要的影响。通过室内试验研究了近距离平行顶管的相互作用。在不同注浆条件下,将顶管顶入布置有两条既有顶管管道的试验箱内,通过测试系统获得不同注浆条件下顶管顶进时顶力的变化情况、土体的竖向变形和顶管顶进对既有顶管管道产生的影响。研究结果显示:顶管顶进过程中,顶力先增大后逐渐减小,土体出现隆起现象;新顶进顶管对既有顶管管道上方土体产生影响,但影响有限;注浆可以有效减小顶管顶进阻力,分布在顶管外壁和周围土体中的浆液使土体体积膨胀,这使得在注浆条件下土体表面产生的变形大于未注浆时土体表面变形。试验结果可以有效地指导近距离平行顶管的施工。     

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。     

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。     

顶管施工引起的土体扰动理论分析及试验研究

近年来，顶管施工技术在中国得到迅速发展，并广泛应用于给排水管道工程，但顶管施工中土体的扰动机理及土体性状的变化有待深入研究与探讨。在前人的基础上，研究了顶管施工引起土体扰动的机理，提出了更加准确的土体扰动分区图。对某顶管工程进行了现场监测，内容包括地面变形、深层土体移动、孔隙水压力、土压力、地下水位以及顶管施工现场记录。测试结果表明土体扰动受土质条件、施工技术和现场控制程度的影响，其中现场控制程度(包括顶力、土压力、管线纠偏和注浆压力)的影响最大。土压力、孔隙水压力、地下水位、地面变形及深层土体移动的变化都跟掘进机与测试断面之间的距离有直接关系。当掘进机离测点还有一段距离(6～7m)时，土压力、孔隙水压力和地下水位上升达到峰值。地面隆起及深层土体移动则是在掘进机尾部离开测点时达到最大，随后总体上呈下降趋势。现场测试结果很好地验证了土体扰动理论。