长距离大断面矩形顶管顶进力计算及监测数据分析

现今国内对长距离大断面矩形顶管的研究相对较少,本文依托于云南某地下矩形顶管工程,探讨其顶进力计算,并与实测结果进行对比。结果表明,对于长距离大断面矩形顶管,顶管与土体之间的摩阻力计算可按照法向应力与摩擦系数进行计算;当顶进距离较小时,实测顶进力基本保持不变,且大于理论顶进力;当顶进距离较大时,实测顶进力随着顶进距离的增大而增加。     

大口径钢顶管超长距离施工关键技术

通过对注浆孔布置和浆液配比的调整、注浆压力和注浆量的合理控制、中继间的优化布局,形成了长距离连续施工的大口径钢顶管顶力控制技术,将管道摩阻力控制到0.9 k Pa、主推顶力控制在12 000 k N以内,有效解决了超长距离大口径顶管的连续顶进施工难题。针对φ3 600 mm大断面顶管的开挖面稳定和出土效率要求,研发了土压平衡式顶管新型出泥装置与工艺,实现了自动连续出土,提高施工效率。开发了新型超长距离测量装置和基于连通管原理的长距离高程测量装置,并由钢顶管偏转受力分析确定纠偏控制角度,形成了跟踪测量与纠偏技术相结合的施工工艺,有效地实现了1 960 m超长顶管的轴线和高程控制。     

大断面浅覆土矩形顶管模型试验研究

在顶管隧道施工中,同步注浆是控制地表变形和顶力控制的关键环节。目前对于传统的同步注浆研究主要局限于浆液材料,摩擦系数的研究,而对浆液本身流动及其填充机理的研究涉及很少。通过建立顶管-浆液-土体系统和模型试验装置,在考虑相似律的情况下,介绍了大断面矩形顶管同步注浆的室内缩尺模型试验研究结果,研究了传统触变浆液（由膨润土、羧甲基纤维素和纯碱组成）和HS-3复合浆液和聚丙烯酰胺复合浆液对泥浆套质量影响效果。试验中测量了土层的竖向位移变化、顶进力的大小,以观察同步注浆对地面位移和顶力的影响。探究了浅覆土大断面矩形顶管隧道同步注浆对地面位移和顶进力的大小影响规律。试验发现,在注浆情况下,顶进力可以减少40%左右。     

超大口径长距离混凝土顶管同步注浆施工调控技术研究

超大口径长距离顶管得到越来越广泛的应用,同步注浆调控技术是施工工艺中极为重要的一环。顶管顶进过程中,泥浆套的形态不仅决定顶管外壁摩阻力的大小,更影响着周边土体的变形而导致的地面沉降。依托实际DN4000超大口径长距离混凝土顶管工程,从泥浆材料、注浆系统、注浆参数等方面,详细阐述超大口径长距离混凝土顶管工程中的同步注浆施工技术措施。顶进施工结果表明,该施工调控技术作用明显,泥浆套形成良好,为顶管顺利贯通奠定坚实基础。所总结的经验不仅有助于扩大大口径顶管施工应用范围,而且为今后类似工程提供重要参考。     

基于主动式纠偏的曲线顶管施工力学特性研究

曲线顶管施工技术在市政管线工程中得到越来越广泛的应用。在分析曲线顶管施工机理的基础上,提出并对比分析了3种管节纠偏方案,进而结合主动式纠偏方案的施工特点,对三维曲线顶管施工过程中管土间挤压作用力进行计算分析,并推导了管节顶进摩阻力计算公式,其后对管线平面夹角、管线半径及管径大小3个摩阻力影响因素进行单因素分析。考虑管外注浆对管土接触状态的影响,进而引入土压力作用系数对顶进摩阻力计算公式进行修正,并通过对比分析顶进摩阻力的现场实测值、规范建议值及公式计算值,给出了土压力作用系数的建议取值范围。研究表明:主动式纠偏方案在管节姿态调整、施工扰动控制及管身衬砌受力等方面优于其他两种纠偏方案;顶管施工过程中管土间的挤压作用力呈三维复杂状态,不能进行简单的叠加;管线平面夹角对管节转动摩阻力有显著影响,管线半径对侧向顶推摩阻力和管节转动摩阻力均有一定的影响,而管径大小则主要影响地层土压力摩阻力的数值;管土接触状态是真实存在的,其土压力作用系数的取值范围大致在0.2~0.6之间。     

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。     

大断面矩形顶管施工中的土体沉降规律分析

郑州市纬四路中州大道下穿工程,是国内最大断面顶管机干城市车行地道工程的首次应用,且长距离穿越运营道路和地下构筑物.在顶管顶进过程中对刀盘前方土体进行了改良,对后方管节进行了注浆处理,将大断面矩形顶管施工对土体的影响降到最低,在实际施工中取得了良好的效果.     

砂性土中钢筒混凝土管顶管施工技术

杭州市七格污水处理厂二期进厂总管工程钢筒混凝土管顶管所处的地层为砂质粉土,顶进时侧壁摩阻力较大,而且钢筒混凝土管在顶进施工中的允许转角只有0.59°,对测量和施工纠偏技术要求较高。为保证施工质量和进度,施工采取了一系列技术措施,如针对砂性土的环向注浆技术、注浆压力的控制技术和钢筒混凝土管的纠偏控制等,有效地保证了钢筒混凝土管顶管在砂性土中施工的工程质量和进度。     

海底软土地层大断面超长距离顶管注浆作用影响研究

在长距离大断面顶管穿越海底软土地层的施工中,合理的注浆工艺对于减少施工过程中的摩擦阻力和土体扰动具有重要意义。以珠海某电缆隧道工程为例,通过分析顶管施工过程中注浆量与顶力变化关系,顶进不同阶段和是否注浆条件下对土体扰动的影响规律。结果表明：顶管施工随着注浆量的增加,顶力波动增加后趋于稳定;顶管掘进机头从接近和经过监测点的时候对土体的扰动最大;良好的注浆工艺可以减少对土体的扰动进而减少地表的沉降。     

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。     

武汉轨道交通七号线出入口顶管掘进施工技术

武汉市轨道交通七号线Ⅲ号出入口及Ⅳ号出入口采用顶管法施工。该工程顶管掘进机开挖断面尺寸为9820mm×5520mm,为大断面矩形顶管,控制地面及管线沉降、控制顶管机姿态、防止顶管机整体后退是该工程重难点之一。根据工程经验和现场条件,选择合适顶管机性能参数,确定顶管掘进方案,控制顶进速度,严格控制出土量,防止超挖或欠挖,控制顶进轴线、地面沉降、管节注浆、渣土改良、管节防水等环节,工程顺利实施,取得良好效果。     

拱北隧道大直径曲线管幕顶管顶力研究

 以我国在建港珠澳大桥拱北隧道管幕工程为例,研究长距离大直径曲线管幕的施工顶力。总结曲线顶管顶力的主要组成及影响因素;比较和分析中国和日本顶管规范的预测顶力和现场实测顶力的差异;推荐总顶力中迎面阻力的计算公式以及管壁单位摩阻力和摩擦因数的取值;基于力学平衡,推导分节曲线顶管顶力的计算公式。研究表明：泥浆润滑后钢管的管壁单位摩阻力和摩擦因数远小于以往研究中提供的混凝土管的管壁单位摩阻力和摩擦因数;推导的分节曲线顶管顶力公式的计算顶力和实测顶力吻合良好。研究结果可为类似的管幕工程以及供水、污水、供电、通信等管道的顶管设计和施工提供有益参考。     

砂砾石地层长距离顶管顶力计算与分析

顶力是长距离顶管施工中需要控制的关键性参数,它的准确计算对于顶管工程的意义重大。本文在分析了顶力的组成基础上,充分考虑了土体参数、注浆效果及施工影响等因素。通过四种土压力理论的计算对比,选择马斯顿理论进行顶力理论计算,并与工程实测数据对比,结果表明,本文的计算方法切实可行。     

长距离曲线大直径混凝土顶管顶力控制的关键技术研究

地下顶管的顶力控制是制约长距离顶管顶进的重要因素.结合目前国内最大直径且同直径最长距离的顶管工程——上海市污水治理白龙港2.2标顶管工程实践,对顶力控制中的一些关键技术措施,如后靠背制作技术、中继环施工和注浆减阻等进行了研究和探讨,为相关顶管工程积累了经验.     

矩形顶管管土接触状态及顶进力研究

为了合理预测矩形顶管管周摩阻力,进而更加精确地确定顶进力,对矩形顶管的管土接触状态进行分析发现：注浆效果良好时,矩形管节在泥浆中处于上浮状态;注浆效果一般或土体稳定性较差时,管土接触状态倾向于全接触。在此基础上提出管土全接触、管顶及两侧与土体接触、管顶及一侧与土体接触和管顶与土体接触为4种最有可能的接触状态。分别进行管土和管浆摩阻力理论计算公式的推导,结果表明：管浆摩阻力可以忽略,采取太沙基竖向土压力理论可以较好地预测矩形顶管管顶竖向压力大小,据此建立了不同管土接触状态下的管周摩阻力计算模型。考虑不同管土接触状态,开展矩形顶管顶进数值模拟,通过与工程实测顶进力进行对比,结果表明：在管顶及一侧与土体接触的假设下,数值模拟和理论计算得到的顶进力与实测值误差分别为13.2%和8.5%。     

软土地区大口径玻璃钢夹砂顶管顶力监测分析

玻璃钢夹砂管因其重量轻、耐腐蚀、摩阻系数小、管道和接口抗渗强度高等优点,在城市给排水管道的顶管施工中得到越来越多的应用.通过现场测试与分析研究了上海软土地区大口径玻璃钢夹砂顶管的顶力特性.结合背景工程两个试验段对玻璃钢夹砂顶管的顶力进行了现场监测,并通过对顶进过程中的管壁土压力测试分析了顶管外壁摩阻力及摩擦系数,获得软土地区玻璃钢夹砂顶管顶力计算的经验公式,为今后同类工程的顶力设计计算提供更加准确有效的方法.     

大断面矩形顶管人工-自动结合注浆减摩效果分析

结合南京市某地下过街通道工程矩形顶管施工的实际,对顶管施工过程中的注浆工艺和注浆系统进行创新——人工注浆与自动注浆相结合。通过对比两种注浆工艺的压浆压力曲线、摩阻效果评价等工作,验证了人工-自动结合注浆的优良效果,并对系统下一步改进提出了建议,旨在促进大断面矩形顶管注浆施工工艺向精细化、自动化方向发展,提高矩形顶管施工过程中的注浆效果,减少地下顶管施工对周边环境的影响。     

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。     

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。     

矩形顶管平均摩阻力取值的探讨

阐述了顶管平均摩阻力的主要影响因素,并根据上海金山铁路改建工程倪家一组平改立工程中方形工具式钢管的顶力实测数据,在不采用注浆减摩工艺情况下,对矩形顶管平均摩阻力的取值进行了分析。实测数据表明,上覆土深度与平均摩阻力取值有一定关系。