大断面矩形顶管施工对地表垂直变形影响分析

基于随机介质理论和弹性力学Mindlin解，利用有限元软件构建模拟顶管法施工流程模型，分析大截面矩形顶管工序对地层扰动规律，探究其对地表垂直变形的影响。对比有限元模拟数据和现场监查结果，发现模型较准确的模拟出施工过程产生的应力波动，说明参数取值和解析解的正确性与合理性。实际工程监测显示，由于大截面矩形顶管施工，导致现场地表隆起达到28mm，超过10mm的安全控制标准值。通过监测过程分析发现，地表变形分为缓慢隆起、快速隆起、明显沉降和趋于稳定等4个阶段。其地表变形源于注浆压力、地层损失、顶管机摩擦力、后续管节摩擦力和开挖面推力的共同作用，最主要原因是注浆减摩效果不佳，引起施工机械与土体摩擦力过大，进而产生“上拱”应力。