长距离顶管管道的失稳分析

管道失稳是由于管道周围土体提供的抵抗力矩小于偏心顶推力而产生的扭转力矩,造成管节偏离设计轴线。分析了长距离直线顶管施工时管土之间的相互作用,认为管道在承受对角荷载时会产生转动力矩,当管道端部的最大土体反力超过土体承载力时土体产生破坏,造成管道整体失稳。提出了管道失稳时假定接头处为铰链的管土相互作用宏观模型。分析了传统曲线顶管施工中管土之间的相互作用,建立了首节管道和后续管节的受力模型及土体反力分布模式。采用考虑位移的土压力计算方法计算环向土压力,得出首节管道和后续管节最大土体反力的计算公式。对一个工程实例进行了计算,结果表明首节管道容易失稳。提出了长距离直线和曲线顶管施工防止管道失稳的控制措施。     

超深顶管工作井复合结构三维变形特性

以佛山市某超深埋电力隧道顶管工程为背景,采用现场监测和数值模拟相结合的方法,研究顶管工作井复合支护结构在施工过程中的变形规律。结果表明：数值模拟结果与实际监测值基本吻合;随着开挖阶段内支撑和内衬墙的施做,复合结构共同作用有效抑制了墙体水平位移向井内增大,下部土体开挖对上部墙体位移影响逐渐减小;而在顶进阶段,顶进反力作用范围内墙体发生向井外的位移,墙体向井外竖向和横向水平变形均随顶进反力的增大而增大;通过分析工作井后背墙体竖向和横向水平变形规律,表明整体变形为向井外“凸”出的曲面;最后建议距离顶进反力作用中心越近的内支撑设置间隔应越小,且截面尺寸应越大,以提高工作井结构的支护效率和整体稳定性。     

SMW工法桩在顶管工作井支护工程中的应用

本文以上海虹桥综合交通枢纽市政配套工程某标段污水管的顶管工作井为背景,阐述了 SMW 工法桩在软土地层深基坑支护工程中的支护方案、施工工艺及技术要点,可供类似工程借鉴。     

论顶管工程的施工技术

介绍了顶管工程的工作原理及其分类,分析了工作井和接收井的设计与施工,并阐述了其主要的施工设备,从减阻技术、顶力估算、顶管进出洞施工技术、测量四方面,分析了顶管工程施工技术要点,为同类工程提供参考。     

沉井结构在给排水顶管工程中的应用

结合工程实例，介绍了顶管工作井和接收井的沉井结构形式、设计步骤、方法和设计要点。     

西江引水工程顶管顶进工作井及土体稳定性分析

以西江引水顶管工程为背景,借助有限元软件对其施工过程进行了三维数值模拟,探讨了顶管施工过程中工作井与土体受力变形特性及稳定性,工作井模拟中考虑钢筋与否的影响,千斤顶压力对井和土层受力变形的影响。研究表明:井后土层最大应力出现在垫板后,竖向位移呈现类似Peck沉降槽;土层水平位移在竖向近似线性分布,横向在1.5倍垫板宽度范围内迅速衰减,该范围外衰减值显著减小;工作井、钢筋最大应力均出现在井与管的连接处,工作井局部开裂,但处于安全状态;土压力理论计算被动土压力与数值计算反力比值满足稳定标准,土体处于稳定状态;数值计算中考虑钢筋与否对土层结构受力变形影响甚微;土层、工作井受力和稳定性均与千斤顶压力近似呈线性关系。     

顶管工程管道土压力分布模式探讨

对国内外顶管规范的管道土压力分布模型和计算方法进行调研,并结合已有文献的研究,对比分析了各国现行项管规范中的土压力分布模型优缺点,分别对管道侧向土压力分布模式和管底地基反力分布模式进行改进性研究,进而提出了对我国现行顶管规程的管道整体土压力计算模型的改进：即竖向土压力采用现行规范方法计算、侧向水平土压力在我国规程的均布模式基础上加上三角形荷载、并考虑管底土层影响将基底反力支承角扩展为（180＆#176;-2φ）.经工程实测,验证了所提模式的合理性,可用于管道结构设计优化.     

顶管工程中矩形工作井的应力和变形分析

采用有限元程序,对矩形工作井当井壁厚度、截面尺寸和垫层厚度等因素改变时的应力和变形进行计算分析,并得出其变化规律。     

浅析顶管法在工程中的应用和优化

城市地下空间施工方法主要是顶管施工,其具有智能掘进、远程控制、对地面活动影响小等特点。本文基于实际工程,优化顶管施工技术,降低其危险程度,提高项目效益。结果表明,经优化后,施工工艺简单,土体加固效果好,排水量小,施工速度快。     

新加坡DN2 200新生水管道顶管工程介绍

介绍了新加坡DN2 200新生水管道顶管工程的土质情况、主要顶管设备和配套设备选型、钢筒混凝土复合管的结构及接口方式、管道内涂层、逆作法钢筋混凝土工作井的施工技术等。该工程成功采用并完善逆作法钢筋混凝土工作井的施工工艺,缩短了工期,节省了资金,取得了较好的经济效益。     

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。     

泥水平衡顶管施工及参数研究

上海污水治理2期1.1标是穿越黄浦江的倒虹管工程,环境保护要求高,施工难度大.为此,重点介绍了我国第1台泥水平衡顶管机在上海污水治理工程中的应用,研究了泥水平衡顶管施工参数,找出了泥水平衡顶管施工引起的地面沉降规律.     

矩形顶管施工期地表沉降实测分析

矩形顶管技术作为一种地下隧道开挖方法,其施工过程不可避免地会对管节周围土体产生扰动,使土体出现卸载或加载等复杂的力学行为,引发土体产生变形。文中以南京江东门地下人行过街通道工程为背景,在矩形顶管施工区域地表布设若干沉降测点,并在顶管顶进过程中实时记录测点数据,然后对获取的数据进行了归纳分析,得到了矩形顶管施工对地表沉降的影响规律。     

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。     

顶管施工引起地面变形的计算方法研究

假定土体不排水固结，利用弹性力学的Mindlin解，推导了顶管正面附加推力、掘进机和后续管道与土体之间的摩擦力引起的地面变形计算公式，结合土体损失引起的地面变形计算公式，得到顶管施工引起的总的地面变形计算公式，该方法适用于施工阶段。算例分析表明。顶管施工引起地面产生三维变形，随着掘进机的顶进而不断产生变化。正面附加推力引起开挖面前方地面隆起，后方地面沉降，以开挖面正上方为轴线呈反对称分布，在正常施工时产生的地面变形较小；掘进机与土体之间的摩擦力引起的地面变形较大，分布规律与正面附加推力相似，轴线位于掘进机中间部位正上方。后续管道与土体之间的摩擦力引起的地面变形分布规律与正面附加推力相似，轴线位于后续管道中间部位正上方，注浆时引起的地面变形较小。     

顶管施工质量控制

以某排水工程中顶管施工为例,介绍顶管纠偏的原则,减小顶进阻力的措施,顶管施工中可能出现的质量通病及防治措施等,以加强顶管施工质量的控制。     

两平行近距顶管施工开挖数值模拟分析

顶管工艺由于其自身的特点,在我国有着广泛的应用领域,其对周边环境的影响一直是工程界关注的重点之一。本文以某近距平行顶管通道工程为背景,采用三维有限元建模分析了两条顶管先后顶进施工对地层变形的影响规律,所得结论可为实际施工参数及施工工艺的调整提供理论指导。     

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。     

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。     

公路隧道开挖过程力学行为研究

以内蒙古茅荆坝隧道为工程背景,在广泛获取国内外地下工程施工专家知识的基础上,利用现代计算机技术对开挖过程力学行为进行了研究.首先,开发研制了非线性有限元程序USEP2D,可视化地模拟了开挖前后的力学行为、不同开挖步序对隧洞稳定性的影响,同时也可对智能辅助决策及系统决策方案进行验证和准定量分析.其次,采用面向对象的编程技术,提出并开发了施工智能辅助决策系统.该系统含6个子系统和1个公共子系统,即施工方法决策子系统、支护设计子系统、量测预报子系统、工期控制子系统、钻爆设计子系统、施工事故处理系统和围岩分类子系统.同时对施工智能辅助决策系统的知识获取问题进行了探讨,总结并利用现有的专家知识,建立了隧道工程围岩分类、施工方法、支护设计等3个知识库.另外,探讨了遗传神经网络方法在开挖过程位移演化规律预测预报中的应用,用遗传算法优化神经网络结构,首次将遗传算法与神经网络结合起来用于预测、预报施工过程中围岩位移演化规律,使优化后的结果为全局最优,对下一步施工时围岩位移进行了预测,并与实际工程进行了对比分析.最后,工程实例中将决策系统和USEP2D程序应用于茅荆坝隧道工程的辅助决策和优化.