管幕预筑法顶管施工顺序对地表沉降的影响

以太原火车站管幕预筑法（PPM）大直径顶管群施工为背景,采用有限差分软件FLAC^3D对优选的8种有代表性的顶管群施工顺序进行数值模拟,研究不同大直径顶管群施工顺序下的地表变形特征. 试验结果表明：先施工管幕上排顶管的方案所引起的地表沉降量小于其他方案,与先施工管幕下排顶管的施工方案相比,其所引起的地表沉降要小1 cm;管幕上排顶管与周围土体之间形成管间微型土拱,并在管幕上方密排顶管之间形成组合土拱效应. 该组合土拱效应不仅可以承担一部分管幕上覆荷载,而且可以减小管幕下排顶管施工对地表的扰动,有效减小了管幕预筑法密排顶管群施工所引起的地表沉降.     

管幕预筑法中钢管顶进对地面沉降的影响

为了研究管幕预筑法中密集大直径钢管群顶进对地表沉降的影响,把平行顶管的顶管间距分为3类：大间距、中间距和小间距.明确指出了3类间距范围,总结分析了各种顶管间距情况下已建顶管对新建顶管地表沉降的影响.分析表明,大间距时已建顶管对地层的扰动影响可以忽略,中间距时主要是土体扰动的影响,小间距时既有土体扰动的影响,又有先建顶管管结构的支挡影响.分析Peck公式并对其进行修正,使之可用于预测各种间距下的地面沉降.结合沈阳地铁新乐遗址站施工监测结果,比较了地表沉降监测结果与Peck公式预测值,发现两条曲线吻合情况较好.     

基于土体损失模型软弱地层超大直径钢顶管施工土体变形分析

针对顶管施工引起的土体变形问题,结合深圳市超大直径钢顶管施工项目,基于非等量径向土体损失模型,对Peck公式进行修正,计算得到该地区土体损失率为1.34%,并依托工程实例分析了软弱地层钢顶管施工土体变形规律。分析结果表明：土体损失是引起土体变形的主要因素,顶管顶推力次之,摩阻力对土体变形不敏感;从纵向分析,土体变形具有衰减性,受扰动区域在掌子面前方5 m范围内;从横向分析,土体变形具有扩散性,受扰动区域主要集中在顶管左右两侧6 m及软弱地层内;数值模拟结果与修正Peck曲线、现场实测拟合曲线吻合性良好。通过以上分析认为对软弱地层超大直径钢顶管施工土体易产生变形的区域,应采取一定措施减少其扰动程度。     

软土双线盾构施工地表变形实测分析与预测

依托杭州地铁2号线某盾构区间段工程,对软土区双线盾构施工引起的地表变形进行现场实测,分析地表变形的规律及双线Peck公式在软土地区的适用性,研究土体损失率的取值. 分析结果表明：软土地区双线盾构掘进引起的沉降绝对值较大且二次扰动效应明显强于其他土质;单环排土量与盾尾注浆压力的比值与地表最终沉降之间呈现较好的正相关性;土体损失率与单环排土量之间满足玻尔兹曼分布规律,即在盾构正常施工的情况下,土体损失率分布在一个有限区间内,随着单环排土量的增加而增大.     

软土双线盾构施工地表变形实测分析与预测

依托杭州地铁2号线某盾构区间段工程,对软土区双线盾构施工引起的地表变形进行现场实测,分析地表变形的规律及双线Peck公式在软土地区的适用性,研究土体损失率的取值.分析结果表明:软土地区双线盾构掘进引起的沉降绝对值较大且二次扰动效应明显强于其他土质;单环排土量与盾尾注浆压力的比值与地表最终沉降之间呈现较好的正相关性;土体损失率与单环排土量之间满足玻尔兹曼分布规律,即在盾构正常施工的情况下,土体损失率分布在一个有限区间内,随着单环排土量的增加而增大.     

软土双线盾构施工地表变形实测分析与预测

依托杭州地铁2号线某盾构区间段工程,对软土区双线盾构施工引起的地表变形进行现场实测,分析地表变形的规律及双线Peck公式在软土地区的适用性,研究土体损失率的取值.分析结果表明:软土地区双线盾构掘进引起的沉降绝对值较大且二次扰动效应明显强于其他土质;单环排土量与盾尾注浆压力的比值与地表最终沉降之间呈现较好的正相关性;土体损失率与单环排土量之间满足玻尔兹曼分布规律,即在盾构正常施工的情况下,土体损失率分布在一个有限区间内,随着单环排土量的增加而增大.     

多排平行顶管施工对地表沉降影响的模型试验分析

多排顶管施工顶管间的相互影响国内外研究较少.分析多排顶管施工对地表沉降影响的特点以获得地表沉降值的规律,通过对三排顶管施工的模型试验,推测地表沉降规律变化,来分析近距离连续顶进多排顶管对地表沉降的影响.研究结果表明:1号顶管、2号顶管、3号顶管顶进所造成的沉降曲线趋势呈现先隆起后下沉最后趋于平稳的状态;先施工顶管引起的...     

盾构隧道施工引起的地表沉降预测分析

盾构隧道施工中,提前预测盾构影响范围内地表沉降情况对减少施工对既有建筑物造成的危害是相当重要的.Peck公式法用于隧道施工引起地表沉降的分析被工程界广为接受,但公式中计算参数的选取一般依据经验而定,使该方法在实际应用中受限.论文结合工程实例对随机介质理论法、Peck公式参数修正法及统一土体模型法对比分析,发现Peck公式参数修正法的预测值更接近实际地表沉降值更可靠,从而为类似的盾构施工提供参考.     

碎石土地层大口径顶管施工扰动分析

为了研究碎石土地层大口径圆形顶管施工引起的土体变形规律,建立了5组二维计算模型,拟合给出了适用于圆形断面的沉降带宽度计算公式和竖向应力公式.基于日照市沭水东调顶管工程,对碎石土段外径为4.14m的顶管施工过程进行了三维数值动态模拟.将数值仿真及理论计算结果和Peck经验公式计算数据对比分析,验证了数值模型的正确性.研究表明:碎石土地层顶管周围2D范围内土体扰动明显,推进面前后均出现沉降,后方较前方沉降幅度大.     

基于苏州地层盾构施工的Peck公式修正

基于苏州地铁盾构施工的地表沉降实测数据,运用线性最小二乘法进行拟合,通过Peck公式的两个重要参数:沉降槽宽度系数与地层损失率,对Peck公式进行修正,使其适合苏州地区土层盾构施工的地表沉降预测。结果表明:针对苏州地层,在运用Peck公式预测盾构施工引起的地表沉降时,使沉降槽宽度系数在0.42~0.59之间,地层损失率在0.53%~0.85%之间,可以获得良好的曲线,且与原始的Peck公式相比,预测的结果与实际情况更吻合。     

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。     

大型钢管沉管施工技术分析

沉管法作为管道穿越河流的一种方法,具有适用面宽、不影响通航、施工周期短及工程造价合理等优点,但拼管、吊管、沉管难度大;本文结合某实际沉管工程探讨了大直径（D3 680 mm×40 mm）钢管沉管的施工技术要点,特别对成型管段的平移、管段的水面对接和管道的整体沉放等施工工序进行了详细的论述,为类似工程提供施工经验.     

中小尺寸截面薄壁顶管顶推力的估算

运用ABAQUS软件研究管幕群中相邻顶管对顶管顶推力的影响。基于港珠澳大桥的拱北隧道工程,选取隧道暗挖段管幕群顶部、中部、底部顶管作为研究对象,分析相邻顶管对顶管顶推力的影响规律。研究表明:由于顶管附近存在既有顶管,顶管在顶进过程中,相邻顶管对顶管顶推力的影响不可忽略。通过对数值模型与JMTA公式得到的顶进力估算结果进行对比,论证了数值估算法在中小尺寸截面薄壁顶管顶进力估算中的适用性。     

顶管法工作井土体加固对围护结构的影响研究

顶管法工作井的坑内、坑外土体加固对控制地表沉降和围护结构的侧向位移有显著作用。以天津地区某人行地道为背景,首先研究了坑底土体加固深度和加固程度对围护结构的影响,确定了合理的加固深度和加固程度。然后结合盾构法进出洞口土体加固的工程经验,给出了较为合理的顶管法进出洞口土体加固的范围,并结合相关规范及工程经验提出了一种将进出洞口加固后的土体计入围护结构计算的方法。本文的研究成果和计算方法为顶管法工作井土体加固的设计提供了参考。     

顶管注浆压力变化对地层沉降影响机理的离心模型试验

顶管工程同步注浆是减小地层扰动和最终地层沉降的重要手段,为了研究注浆压力与顶管工程最终地层沉降的关系,从而在实际工程中选择合理的注浆压力和注浆量来减小顶管法对周围地层的扰动,为顶管工程同步注浆技术改进提供理论和实验支持。本文先从土体颗粒和膨润土分子的结构特征角度对地层和泥浆的互相作用以及沉降机理进行分析,提出了沉降四个阶段的理论假设,再使用岩土工程离心机和自主研制的顶管工程注浆模拟系统进行缩尺模型实验,模拟现场不同注浆压力下的顶管顶进,通过对各组实验沉降曲线对比分析,研究和验证理论分析部分的结论。最后将实验中的注浆压力等相关参数应用于苏州东汇公园顶管工程并在现场布置沉降测点,发现现场监测数据规律与实验结果吻合,进一步验证了本文的结论。研究表明：注浆后的沉降可分为土体塌陷阶段、渗透失水阶段、泥皮形成阶段和补浆抬升阶段四个阶段。土体塌陷阶段时间短沉降速度快;渗透失水阶段持续时间长总沉降量大,为地层沉降的主要部分;在泥皮形成阶段,膨润土分子在泥浆-地层接触面堆积形成泥皮,浆液不再大量向地层渗透使得地层沉降大幅减缓;最后在补浆抬升阶段,泥浆的注浆压力作用在泥皮上对上覆土产生推力,产生沉降补偿作用。注浆压力和注浆量的大小对最终地层沉降的影响很大,过小的注浆压力和注浆量会增大土体塌陷和渗透失水造成的地层沉降,而过大的注浆压力产生的过度沉降补偿作用甚至会使地表隆起,选择合理的注浆压力和注浆量对于控制地层沉降至关重要且效果显著,可应用于现场各类顶管工程。     

盾构隧道在不同施工工况中地表变形的模拟研究

为研究盾构隧道在不同施工工况中地表及自身的变形规律,本文建立了盾构隧道的有限元模型,对盾构隧道在不同施工工况下的开挖进行了模拟计算,即采用不同掘进顶推力施工时的地表沉降、隧道不同埋深情况下施工时地表沉降、开挖完成后地表作用大面积荷载情况下的地表沉降,以及隧道修建完成后地下水位变化后对盾构隧道变形等不同工况的模拟计算．结果表明：盾构的顶推力会导致其前方一定范围的地表土发生向上的隆起,并且顶推力越大,隆起变形和范围均较大．在相同顶推力作用下,埋深较大的隧道地表点的隆起变形和范围较小．地下水位上升会导致地表浅层土体发生回弹变形,并且下方有盾构隧道的地表的回弹值要比下方没有盾构隧道的地表的回弹值小;当地下水位从盾构隧道拱底逐渐升高到中心处和拱顶时,盾构隧道结构会出现竖向和侧向变形,并且水位越高,变形量也越大．     

砂卵石地层盾构施工引起的纵向地表变形预测

为了更好地预测盾构施工对砂卵石地层的影响,对Sagaseta法进行了修正.假定土体不排水,利用Mindlin解推导了盾构同步注浆施工过程引起的砂卵石地层三维变形计算式,并结合盾构机外壳与周围土体间的摩擦力以及地层损失引起的纵向地表沉降计算公式,得到了砂卵石地层盾构施工引起的纵向地表沉降计算公式,并将本文理论计算值与现场监测数据、Sagaseta公式理论值、数值模拟值进行了比较.结果表明:本文理论计算结果与现场监测数据较为吻合;理论法较Sagaseta法更适合于砂卵石地层;盾构施工引起的砂卵石地层纵向地表沉降呈S形.     

南京地层地铁隧道施工的Peck公式修正

通过南京地区施工得到大量地表沉降实测数据,研究地铁隧道施工引起地表沉降问题,运用线性回归结合最小二乘法数学方法,引入两个修正系数:沉降槽宽度修正系数β、地表最大沉降修正系数α,对Peck公式两个重要参数——沉降槽宽度系数K、底层土体损失率η进行修正,使之适用于南京地质条件下研究区间涉及的工况.结果表明:地表最大沉降修正值α介于0.5-0.9,沉降槽宽度β介于0.6-1,此时沉降槽宽度系数K介于0.35-0.75,土体损失率η介于0.4％-0.85％,得到修正后Peck曲线与地表实测沉降数据更吻合.