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。     

软土地区矩形顶管施工地表变形控制措施探讨

通过上海软土地层中3个大截面矩形顶管施工实例结果分析,发现矩形顶管推进引起地表变形具有一般规律性。笔者对地表隆沉及局部变形的机理进行了深入分析,并对变形控制措施进行了详细探讨。变形一般规律:地表隆起越大,则相应地表沉降量越小;最大沉降均发生在距始发井5~10 m的范围;当顶管机经过测点后推进约25 m左右时,监测断面上各测点的沉降值已趋于稳定。掘进面的地表隆起主要受顶进推力影响,地表沉降则受土体损失控制。顶管中段的土体损失沉降比较稳定,可通过调整掘进面上方的隆起与最终沉降的量值占比来达到最优变形控制目的。     

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。     

近距离平行顶管施工监测与技术分析

在后施工管道的顶进过程中,通过对已施工管道的纵向与环向钢筋应力以及管道的接触压力、管道接缝纵向变位的现场监测,得到了近距离平行顶管施工对管道内力及变形的影响规律,并分析了顶管施工对相邻管道的扰动机理,提出了减小扰动的工程措施,为今后类似工程的应用提供参考.     

大截面长距离泥水平衡矩形顶管施工技术研究

由于顶管与既有建(构)筑物的最小净距为0.72m,且采用7.7m×4.5m泥水平衡矩形顶管一次顶进长度226m.因没有类似施工经验,现有顶管工艺无法满足施工要求,需要研制新的泥水平衡顶进工艺.针对大截面长距离泥水平衡矩形顶管施工技术进行了深入研究,解决了施工中遇到的技术难题、保证了工程结构质量和施工安全、有效控制了周边...     

超大直径钢顶管近距离侧穿高架桩基施工关键技术

以虹桥商务区核心区(二期)管沟工程为例,结合目前国内超大直径DN4200钢顶管近距离侧穿高架桥桩基和地表沉降监测数据,分析顶管顶进引起土体损失、顶管机正面推力及摩擦力等因素对周边土体的扰动是地表及周边构筑物变形的主要原因。通过对顶管近距离穿越桩基的顶进控制研究,制订合理的施工技术方案,采取必要的保障措施。施工中地表和临近桥梁沉降因顶管机正面推力、注浆压力等因素发生波动,沉降和变形均符合变形控制标准,确保工程顺利实施。这为类似工程提供良好的借鉴经验;也为今后城市复杂环境、复杂施工工况下,城市综合管廊开发应用奠定基础。     

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。     

浅覆土矩形顶管施工中地面沉降变化规律及分布特征研究

依托实际工程对浅覆粉土中大断面矩形顶管施工引起的地面沉降分布特征及变化规律进行总结分析,结果表明,在粉土和粉质粘土地层中,大断面矩形顶管施工导致地面变形的纵向影响范围最大为刀盘前20m (2D),机尾后约25m (2.5D,D为矩形顶管等效直径),地面最大隆起量约为0.5‰D;地面最大累计沉降量约为9‰D。管节脱离机尾后约7～10d,地面累计沉降趋于稳定。当以地面累计沉降量不大于1mm为控制界限时,地面沉降槽范围最大约为14m (1.4D)。     

矩形顶管施工引起土体分层变形计算方法研究

随着矩形顶管在大城市地下通道建设中的广泛应用,建立矩形顶管施工引起周围地层变形的计算预测模型已成为当前顶管施工必须加以重视的问题。矩形顶管施工引起周围土体变形的主导因素为摩擦力、开挖面附加应力、土体损失,理论分析必须考虑这几个主导因素。针对以上主导因素,提出考虑三者共同作用下的矩形顶管施工地层位移计算方法。用Mindlin位移解对应力作用面积分析顶进过程中开挖面附加应力及摩擦力引起的地层变形;以随机介质理论分析建筑缝隙引起的土体损失产生的地层变形。考虑到各影响因素的相对独立性,将各因素引起的地层变形叠加,从而得到主导因素影响下的地层变形预测模型。通过理论计算,开挖面附加应力、摩擦力主导隆起区地层变形,土体损失主导沉降区地层变形,地层埋深越大此现象越明显。将理论计算值与实测结果对比,两者在变化趋势及变化量上趋于吻合,因此,所提公式可作为类似工程工前地层变形预测计算公式。     

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。     

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。     

特大断面矩形顶管管节受力分析与设计

在城市地下隧道工程中,矩形顶管由于其断面空间利用率更优,又兼顶管暗挖工艺优点,近年来得到了大量的应用。目前最大矩形顶管断面宽度在10m级别,仅可满足两车道机动车通行功能,在顶进机械研发、设计与施工技术等方面,更大断面规模的矩形顶管亟待突破和发展。当矩形顶管宽度达到15m级别时,可满足三车道机动车通行功能,此时管节跨度相较10m级别矩形顶管增大50%,断面面积增大100%,重量增大60%,对特大断面矩形顶管管节设计提出更大技术难题。以嘉兴市南湖大道下穿工程为背景,对三车道特大断面顶管管节的内轮廓、各施工阶段管节受力工况等进行分析研究,为特大断面矩形顶管的推广应用提供设计参考。     

顶管下穿京沪线路基数值模拟分析

京沪线为国铁Ⅰ级铁路，线间距4.4 m的有砟轨道、双线电气化普速铁路，运营时速160 km/h。本项目热力管道采用顶管的方式先后穿越老京沪线与新京沪线，顶管外径1.8 m，顶管长度108 m，穿越处地层主要为素填土、粉质黏土、粉质黏土夹粉土，顶管距老京沪线的轨道结构的距离为6.31 m，距新京沪线轨道结构的距离为9.03 m。本文建立包括沉井、顶管、京沪线路基、轨道结构及土层的三维有限元模型，来分析顶管施工对铁路的影响，计算结果表明：采用顶管穿越京沪线可以有效地控制沉降，满足铁路运营的安全要求；沉井的变形从上至下逐渐增大，与其受力机理相同；顶管的顶部向下沉降，底部向上回弹，与周边土层变形相协调；铁路路基沉降槽的宽度随覆土厚度的增大而增大，并根据沉降值与基准沉降量的比值分为强烈影响区、显著影响区、一般影响区及无影响区，不同影响区的扩散角与土层等效内摩擦角存在联系；轨道结构的变形为盆式形状，是铁路路基的衍射变形；顶管顶进施工对沉降的影响最大，其他施工步序影响较小。     

富水环境地铁站出入口矩形顶管施工加固方案

矩形顶管广泛应用于城市管线工程,施工过程中土体的加固方案关系着整个工程的施工质量及安全。依托深圳市地铁12号线新安公园站D2出入口顶管工程,分析了矩形顶管工作井、接收井以及区间的加固原则和加固方案,并对加固方案的实施过程进行了数值模拟,得到了地表沉降随顶管掘进深度的变化规律。结果表明,随着顶管掘进深度的增加,顶管隧道上部地表沉降随之逐渐增大,在顶管顶进14节后沉降值总体趋于稳定,最大沉降量为16 mm,符合技术规范的要求,验证了加固方案的合理性,可为类似工程的设计和施工提供参考。     

双向对顶法施工在安阳市东中环污水干管工程中的应用

东中环污水管道是安阳市新建东区污水治理工程中厂外管道的主干管 ,其中穿越人民大道路口的管道为DN10 0 0 ,埋深为 4 .73～ 4 .85m ,坡度为 0 .15 %。若开槽施工 ,不仅需挖掘、修复现有路面 ,增加工程费用 ,更主要的将使交通阻塞。为此决定采用顶管法施工。该顶管工程施工长度为 72m ,且不允许在路中开设工作坑 ;而已选定的管材 (设计强度为C35 ,壁厚为10 0mm) ,也难以保证单向顶进的安全。综合考虑管材、施工现场条件的制约 ,只能采用对顶法施工。施工过程中 ,在人民大道两侧检查井处布置了两个工作坑 ,计划从每个工作坑向道路中央顶进 …     

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。     

顶管近距离下穿对污水管竖向变形的现场实测研究

结合工程实例,对顶管近距离下穿对污水管竖向变形的影响规律进行了分析。分析结果表明,变形峰值随着与顶管轴线的距离增大呈现出减小趋势。顶管施工引起上方污水管的横向影响区为顶管轴线两侧各2倍埋藏深度范围;纵向影响区为开挖面后方4倍埋藏深度到开挖面前方2倍埋藏深度,该范围应作为重点监测区间。建议严格控制出土量以减少地层损失带来的污水管沉降影响;做好注浆减摩工作,减小摩擦力引起的地层损失以及降低顶管顶进的持续扰动作用。     

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。     

15m级三车道矩形顶管在下穿城市主干道工程中的应用

随着矩形顶管在市政交通领域的应用,10m级两车道矩形顶管技术越发成熟,亟需15m级三车道矩形顶管技术的研究与应用推广.本文对嘉兴市快速环线15m级三车道矩形顶管下穿南湖大道工程的设计、施工和监测进行介绍,工程采用一台14.8m×9.4m类矩形盾构机进行南北双线分离式顶进实施,机头采用前6后8多刀盘组合形式,通过设置凹凸...