浅覆软土中钢管幕顶进施工沉降控制技术研究

上海市田林路地道新建工程采用管幕-箱涵工法穿越中环线,地道施工具有覆土浅、断面大、周边环境保护要求高等难点。钢管幕在淤泥质软土中穿越高等级道路,顶进施工时沉降变形控制是极为重要的一环。结合内锁扣形式的管幕钢管设计,从管幕掘进机刀盘与泥土舱设计、顶进纠偏系统、洞口止水装置、触变泥浆系统及管幕施工顺序等多个方面,详细阐述管幕钢管顶进过程中沉降控制施工技术措施。施工监测结果表明,中环线路面变形均控制在±2cm内,沉降控制作用明显。钢管幕群顺利穿越中环线,为后续箱涵推进创造有利条件。     

管幕箱涵顶进施工中迎面土压力研究

管幕法是在始发井与接受井之间,利用微型顶管技术在拟建的地下建筑物四周顶入钢管或其他材质的圆管,钢管之间采用锁口连接并注入防水材料而形成水密性地下空间,在此空间内采用开挖或箱涵顶进方案修建地下建筑物的一种新型暗挖技术。管幕箱涵顶进工法是管幕法与箱涵法的结合。上海市中环线虹许路—北虹路地下立交隧道工程是世界上首次在软土地区采用不加固软土方法进行管幕箱涵顶进施工的工程,由于该工程采用常规方法监测箱涵顶进前端迎面土压力非常困难,所以笔者将静力触探探头进行改装,水平固定于网格前端实测端阻力,并采用经典球孔扩张理论推导换算公式,用以计算迎面土压力。通过实测和计算分析,得到迎面土压力在箱涵侧壁和中隔墙附近较大,平均值接近被动土压力等规律。     

基于新型试验装置的管节摩阻力影响规律探究

针对顶管工程中管节顶进时与周边土体产生的摩阻力,创新设计一种新型试验装置,探索触变泥浆压力、触变泥浆静置时间与管节平均摩阻力之间的相关关系。试验表明,在触变泥浆0.6MPa以内的压力下,平均摩阻力较小且稳定,几乎不随压力的升高而变化;当压力大于0.6MPa时,随着压力的升高,平均摩阻力的值呈急剧增大趋势。此外,还得出了触变泥浆静置时间对摩阻力的影响规律,对顶推力的配置、顶管施工组织的安排提供了一定的参考依据。     

软土地层管幕-箱涵顶进施工新技术

上海市中环线北虹路下立交工程是我国第1次采用管幕-箱涵顶进施工技术,也是世界上在软土地层中施工断面尺寸最大的管幕法工程。结合工程实际,提出了创新的管幕结合箱涵顶进的RBJ施工工法(roof-boxjackingmethod),介绍了钢管幕顶进高精度姿态控制和网格工具头设计以及箱涵推进的顶力、地表变形、箱涵姿态控制等关键技术。工程施工取得了理想效果,可为相关工程的设计、施工提供参考。     

探讨使用触变泥浆为顶管减阻

顶管最大的问题是一次顶进长度,要想一次顶成一段最理想的长度关键问题是顶力。当然影响顶力的增大,因素是很多的,但最主要还是管子与土壤的摩阻力,但目前有效措施之一,就是采用注入触变泥浆,有些资料介绍泥浆减阻可减少顶力60～70％。 1.使用触变泥浆的体会概况:我公司从70年代末,就使用触变泥浆为顶管减阻,曾在1978年,在温榆河,为水源八厂输水管线穿越温榆河水射顶管时,就采用了注入触变     

管幕工法中不同截面钢管力学分析

通过对管幕内顶进箱涵工法和箱涵顶进置换管幕工法中不同截面钢管的力学分析,得到在管幕内顶进箱涵工法中,管幕采用圆形钢管较为合理;在箱涵顶进置换管幕工法中,管幕采用异形（矩形高大于宽）钢管比较合理。     

高覆盖土大跨度箱涵顶进质量控制

以京九线-穿铁路线排污箱涵工程为背景，详细介绍了影响高覆盖土箱涵顶进质量的原因，通过三个阶段的模型测试，在调整摩擦系数和解决箱涵前方土体塌方的基础上，成功实施了相关质量控制方案，确保了工程的顺利完成。     

管幕内顶进箱涵顶部管幕挠度分析

上海市中环线虹许路北虹路下立交工程是目前世界上在饱和含水软土地层中施工的截面最大的管幕法工程。按箱涵顶进土体开挖过程中前方土体的可能滑动的最不利情况分析了顶部钢管幕的挠度问题,以便在设计时对管幕的挠度以及地面的可能沉降有充分的认识。针对钢管不同部分的受力状况不同,主要按悬臂梁、两端固定梁以及弹性地基梁3种模型分情况对钢管的不同部分进行计算分析,并对该工程的情况进行了具体的分析。结果发现当管幕纵向两端自由时在开始进洞阶段钢管上会产生极大挠度,进而对后面顶进过程中钢管的挠曲产生重要影响,整个箱涵顶进过程中钢管的最大挠度出现在两端点处。当管幕纵向两端固定时,钢管挠曲有较大程度地减小,整个过程中最大挠度出现在钢管中点。     

超大断面箱涵顶进注浆施工工艺研究

介绍了一种超大断面箱涵顶进注浆施工工艺,通过向钢管幕和箱涵中间的建筑间隙内注入厚浆及稀浆两种不同的浆液,在减少箱涵顶进周边摩阻力同时,还能够有效的控制地面沉降,确保箱涵的顺利施工。     

大跨度多孔箱涵顶进时底板内力研究

在大跨度多孔箱涵的长距离顶进过程中,由于箱涵跨度大,顶推用千斤顶数量多,作用于箱涵上的面积宽,若对千斤顶顶力分配控制不当很容易导致箱涵整体受力不均,同时引起箱涵的偏移与转动。论文依托北京大礼路箱涵顶进工程,基于大跨度箱涵顶进时底板钢筋内力实时监测数据,对箱涵底板在顶进时所受内力进行研究,为实现大跨度箱涵实时智能顶力控制提供理论依据与现实参考。研究结果表明:顶进全程箱涵底板混凝土压应力变化峰值在3.5MPa以下,小于混凝土的抗压极限,顶进过程不会对涵体结构造成影响,但同时底板存在左右两侧受力不均的现象。箱涵底板应力不均现象在一定程度上影响了箱涵姿态控制,因此,在工程施工中,应结合箱涵姿态、纠偏策略等因素进行顶力合理配置,将左右顶力保持相对均衡,避免发生较大的顶力波动以及顶力浪费。     

管幕内顶进箱涵顶部管幕承载作用的分析

上海市中环线虹许路北虹路下立交工程是目前世界上在饱和含水软土地层中施工的横截面最大的管幕法工程。根据地面沉降限制要求,并按照以较缓慢速度顶进箱涵且开挖土体过程中前方土体滑动的极端不利情况分析了顶部钢管幕的承载作用,针对钢管不同部分的受力状况不同,主要按两端固定梁以及弹性地基梁2种模型分情况对钢管的不同部分进行计算分析,并对该工程的情况进行了具体的计算。结果发现在箱涵顶进过程中,管幕起到相当大的力学作用,上覆土体的重量有一定量被顶部管幕承担而不向其下面传递,有助于提供箱涵前端网格尺寸经济而合理的设计。     

管幕内顶进箱涵前端网格横截面尺寸确定

上海市中环线虹许路北虹路下立交工程是目前世界上在饱和含水软土地层中施工的横截面最大的管幕法工程。为保证在管幕内顶进大断面箱涵(前端嵌固钢板制网格框架)的施工过程中开挖面的稳定性,设计合理的网格横截面尺寸十分重要。根据对网格后端开挖面处的土拱效应分析,采用静力平衡条件与土体的剪切强度条件作为基本控制条件,并结合土体的自稳条件,给出了网格横截面尺寸的合理计算方法,以使网格横截面尺寸设计更加合理,最后以实例说明了具体计算过程。     

管幕内箱涵顶进中顶部管幕竖向变形预测

上海市中环线虹许路北虹路下立交工程是目前世界上在饱和含水软土地层中施工的横截面最大的管幕法工程。针对实际箱涵顶进施工过程中顶部管幕出现的以隆起为主的竖向变形，根据对箱涵前方滑动土体及箱涵体的力学分析，确定作用于顶部管幕下的附加荷载，进而将顶部中间部分的钢管视为在该附加荷载作用下的倒置于Winkler地基上的弹性地基梁，以此模型预测分析顶部中间部分钢管幕的竖向变形，并同实测结果进行比较，发现二者在规律及大小上都较为接近，说明该预测分析方法具有一定的合理性。     

顶管管节壁后触变泥浆探地雷达探测研究

采用探地雷达对顶管顶进中管节壁后触变泥浆进行探测,通过对雷达探测图像的数据处理及解译测得触变泥浆的相对介电常数,获得管节壁后触变泥浆套的分布状况。结果表明:管节壁后泥浆套厚度并非均匀一致,但沿顶进方向能够形成致密的泥浆套且其厚度为理论建筑空隙厚度的8~17倍,而实际施工中泥浆套厚度为建筑空隙的6~7倍时即能达到同样的减摩效果,本次雷达探测能够优化顶管施工质量;此外,通过与盾构隧道管片壁后注浆进行对比发现:电磁波在顶管触变泥浆中的传播速度明显小于其在盾构隧道浆液的传播速度,浆液的含水量及水化速度是影响电磁波在介质中传播速度的关键。     

大断面顶推箱涵施工中泥浆套形成机理试验研究

形成良好的泥浆套是大断面箱涵顺利顶进施工的关键.结合某大断面箱涵下穿分离式立交工程实例,设计了模拟试验.对不同土质情况下,正压力、土体含水量及密实度等影响泥浆套形成的因素进行分析.试验证明,最佳注浆压力应为泥浆膜扩散迅速发展的前一级压力,注浆压力随土体密实度增加而增加且与含水量无关,浆液的扩散是劈裂扩散,劈裂压力随土压力增大而增大,约为土压力的2倍.     

高速公路特长箱涵顶进摩阻系数试验分析

当前浅覆土特长箱涵在高速公路中应用越来越多,而有关其顶进就位施工技术鲜有报道。结合广东某高速公路特长箱涵顶进工程实例,基于室内模型试验,对采取不同减阻措施的箱涵侧壁与周围土体介质间的摩阻系数进行了分析,研究表明:随涵周土体中含水量减小,箱涵侧壁与周围土体间的摩阻系数呈不断增大变化趋势;涵周土体最佳注浆量为1∶4,注浆量大于或小于1∶4均可引起箱涵侧壁与涵周土体间的摩阻系数增大;纳米聚合物、石蜡+机油混合物及油漆等减阻材料均能够有效减小箱涵侧壁与周围土体间的摩阻系数,在相同试验条件下,与纳米聚合物和油漆相比较,涂抹石蜡+机油混合物的减阻效果更为显著;浅覆土特长箱涵顶进施工建议采用石蜡+机油混合物减阻材料。     

大断面箱涵下穿高速公路过程的施工监测分析

 郑州—开封(郑开)城市通道下穿京港澳高速公路工程中,顶进箱涵机动车道外廓尺寸为46.8 m×9.3 m(宽×高),当时其宽度为国内第一。在高速公路路面和箱涵布置大量监测点,重点对路面位移和箱涵顶进姿态进行监测。监测成果表明：在路面西侧测点的最终沉降值中,第一节箱涵推进后的阶段性沉降值占一半以上,南区测点超过60%,北区测点超过54%;箱涵顶进高速公路的3/4时,路面两端位移开始加速。分析认为,路面变形较大原因之一在于覆盖层薄、箱涵断面尺寸大以及地质条件差等工程特征,之二为一些设计意图未能在施工中落实,主要体现在管棚和滑行轨道的施工效果上。对箱涵顶进过程中箱涵本身和周边环境的监测信息进行深入分析,可为今后类似工程提供借鉴。     

用于泥水盾构隧道的聚合物正电胶泥浆研究

通过试验发现聚合物和正电胶(MMH)作为处理剂具有抑制粘土分散、稳定砂土和改善泥浆特性等效果,据此经主要原材料优选试验、造浆率试验、抗污染试验及分散岩屑回收率试验研发了聚合物正电胶泥浆(PMS).在上海复兴东路泥水盾构隧道工程中的应用结果表明:PMS能生成孔隙小、致密性高且厚度大的泥膜,具有良好的实用性及应用前景.     

南京市大厂区饮用水源整治改造工程的顶管施工

采用了触变泥浆减阻,工具管前局部充压防止渗水和流砂等新工艺,成功的穿越了长江防护堤和透水土层,缩短了工期,取得了良好的综合效益。     

软土地层管幕-箱涵顶进工具管网格自平衡设计理论研究

目前,国外在软土地区箱涵顶进施工中均对箱涵顶进工具管开挖面前的土体进行加固,以保证在箱涵高度范围内的土体能够自立稳定。为降低工程造价,上海市中环线虹许路—北虹路地下立交隧道工程是世界上首次在软土地区采用不加固软土方法进行管幕-箱涵顶进施工的工程,为维持开挖面土体平衡,工具管网格的合理设计是工程成败的关键。以此工程为背景,从力学原理出发,利用网格内土体在稳定的前提下摩擦力与土压力始终平衡——自平衡原理,建立平衡微分方程,推导出工具管内土压力、土-钢板接触面正应力、剪应力随工具管长度的分布及衰减规律——指数方程,由此方程可解出维持开挖面稳定所需的工具管网格临界长度,并建立网格的长、宽和高之间应满足的定量关系。影响网格长度的主要因素有网格前的土压力、土与网格壁的摩擦特性和土体性质等,分析表明,网格临界长度随土压力的增大而增大,随摩擦系数的增大而减小,为对数方程,所建立的公式可为工程设计提供理论依据。