浅埋矩形顶管整体背土效应的原因分析与处理措施

为避免浅埋矩形顶管工程中的整体背土破坏现象，在现有研究成果的基础上，结合整体背土理论，依托某地下停车场项目，从实际整体背土现象出发进行原因分析。首先，结合工程现场整体背土破坏现象的特征，得出相邻隧道施工、姿态调整、顶管机停机、减摩泥浆失效等为主要原因。然后，分别阐述本项目采用的注浆管路排查、刀盘前方背土位置堆载、背土位置钻孔注水、施作隔断墙等整体背土处理措施。最终，得出在无法改变管节四周土体抗力的前提下，通过减小管土摩擦因数可有效避免整体背土现象发生的结论。     

矩形顶管隧道群施工对后背土体扰动规律的初步研究

为更准确地计算矩形顶管隧道施工所需顶推力，揭示小间距顶管隧道群施工中后背土体在顶推力多次叠加作用扰动后的变化情况。首先，基于现有顶管顶推力相关计算公式推导出适用于矩形顶管的顶推力计算公式。然后，整理分析某顶管隧道群工程施工中后背土体水平位移、土压力实测数据，论证矩形顶管顶推力计算公式的正确性与合理性，得到后背土体受顶推力作用产生的水平位移是以隧道中心处为最大值的弓形分布、土体在顶推力二次作用下会产生更为显著的变化且存在残余应力现象等结论。最后，采用统计方法对顶推压力与后背土体水平位移、土压力之间的数据进行处理，取得后背土在顶推压力作用下产生水平位移与土压力的经验公式。     

苏州城北路大断面矩形顶管顶力计算与实测分析

矩形顶管顶力作为顶进设计的重要参数，目前尚无统一的标准计算公式。结合大断面矩形顶管的特殊性，在比尔鲍曼理论、管土与管浆部分接触理论基础上进行修正改进，将顶管机机壳摩阻力单独计算，推导出大断面矩形顶管的顶力计算新方法。结合苏州城北路大断面矩形顶管工程案例，将计算值与实测值进行对比分析，研究发现： 1)采用比尔鲍曼理论计算上部土压力更为合理； 2)当形成稳定的泥浆套时，迎面阻力取1.1倍静止土压力，同实际情况吻合度高； 3)推导方法计算出的单位长度顶力与实测值较为接近，工程适用性较好。     

矩形顶管技术发展与研究现状

文章介绍了现代矩形顶管工艺的技术基础、矩形顶管的适用环境条件和优越性,阐述了国内外机具设备的发展现状,从顶推力的研究进展、背土效应机制及控制措施、工作面稳定性评估3个方面介绍了矩形顶管理论研究现状。简单介绍了国内外部分典型顶管工程实例,从理论方面、设计方面、施工方面介绍了矩形顶管当前面临的难题。     

矩形顶管关键技术研究现状及发展趋势探讨

首先，对矩形顶管技术的发展历程及其国内外研究现状进行综述，介绍当前矩形顶管技术主要的应用场景，并结合顶推力预测、注浆减阻、背土效应演化机制和控制对策、顶进过程中的地层响应模式和沉降计算、工作面稳定性评估等关键技术问题，对矩形顶管的理论研究进展进行回顾和讨论。其次，根据矩形断面掘进机的结构形式和切削方式，对国内外矩形顶管掘进机的开发现状及其分类进行介绍。最后，归纳当前矩形顶管在装备及工程应用领域面临的技术挑战，探讨矩形顶管技术的发展趋势，对矩形顶管装备智能化，矩形曲线顶进，长距离、大断面及复合地层等复杂场景下的矩形顶管技术进行展望。     

小半径曲线管幕修建暗挖地铁车站技术研究

为研究曲线管幕施工暗挖地铁车站的关键技术，采用理论计算、数值模拟和现场试验的方法，从设计和施工2方面进行研究，给出曲线管幕施工过程中顶推力的计算公式，计算得出曲线管幕设备所需顶推力范围； 提出曲线顶管姿态与轴线控制措施； 得到曲线管幕施工地铁车站对周围地层的影响规律； 对曲线管幕的始发装置、导向装置及顶推力计算的合理性和适用性进行论证。     

软土地层大断面管幕箱涵顶进竖向姿态的理论与实测分析

针对千斤顶产生的偏心顶推力作用下箱涵发生的“抬头”现象，采用局部弹性地基模型，首先, 从理论上推导得到箱涵顶进竖向姿态变化的解析解; 然后，结合现场实测分析，探究偏心顶力作用下大断面管幕箱涵的“抬头”机制及变化规律。研究表明： 1) 千斤顶顶推力与顶进阻力合力的作用线不重合而产生的使管节上抬的力矩是首节箱涵“抬头”的核心诱因； 2) 缓解首节箱涵“抬头”问题的主要施工措施有减小掘进机顶推力或正面土压力、增加上排管幕刚度、对箱涵上表面进行局部减摩、对箱涵下部进行冲洗卸土等，其中，减小掘进机顶推力或正面土压力效果最为明显。     

拱北隧道曲线管幕顶管顶力参数取值研究

港珠澳大桥拱北隧道采用36根直径1.62 m、长255 m的曲线管幕作为超前支护穿越拱北口岸。为解决顶管顶力计算值与实测值之间的巨大差距，依托港珠澳大桥拱北隧道管幕工程，采用《规范》、Shimada、JMTA 3种公式对顶管顶力进行理论计算，同时对公式计算参数按来源分为管节参数、土层参数及经验参数3类。以《规范》公式为例，从经验参数选取是否合理的角度对顶力的计算进行了研究，并通过经验参数调整前后顶力计算值与实测值的对比，认为经验参数的调整是可行的，提出了经验参数取值优化的建议。     

软土地区长距离大断面矩形顶管平行施工影响机理研究

以上海市陆翔路-祁连山路贯通工程445m长距离大断面矩形顶管平行施工为背景,分析推导了大断面矩形顶管断面尺寸、极限覆土和平行顶管极限净距取值的计算公式。通过对地表变形、超孔隙水压力、顶管顶力及侧摩阻力实测数据的规律及发展分析,探讨了软土地区长距离大断面矩形顶管平行施工影响机理,可为今后类似矩形顶管工程提供借鉴意义。     

拉顶管工艺在复杂环境中的应用

城市排水管网的施工主要有两种：明敷施工和非开挖施工。非开挖施工主要包括水平定向钻工艺、顶管工艺和拉顶管工艺。现有规范的顶进阻力计算中未考虑管道自重产生的摩阻力且迎面挤土压力的计算多依靠经验。结合潮州市枫江深坑国考断面达标攻坚工程（潮州段）一期工程实际,介绍拉顶管工艺施工步骤及施工特点,对规范给出的顶进阻力计算公式进行优化,从而得出设备所需最小顶推力及机头回拉力,为合理选择拉顶管设备提供依据。对不同铺管工法进行比较,为类似工程施工提供借鉴。     

重粉质砂壤土中长距离大口径顶管施工

某引水枢纽工程,采用顶管法施工,总长约3.0km,共分为3段,其中4号井至3号井为1300m超长距离顶管区间段。顶管上部和切削断面均为重粉质砂壤土,采用大刀盘泥水平衡顶管掘进机施工。在顶管顶进至约80m时,开始出现大范围地面沉降,顶管顶力剧增,顶管姿态变化大,设备连续故障等现象。经认真分析原因并制订针对性施工技术措施,最终确保了重粉质砂壤土复杂地质下该超长距离顶管区间段得以贯通。该文对该超长距离顶管区间段顶管施工进行了认真分析和总结。其结论与建议可供今后类似超长距离顶管工程借鉴。     

武汉首例矩形顶管地铁出入口施工监测及数值模拟分析

为研究矩形顶管施工对周边环境的影响,以武汉地铁2号线王家墩东站Ⅳ号出入口兼过街通道采用的矩形顶管技术试验工程为背景,通过对矩形顶管法地下通道施工过程的现场监测和三维数值模拟,分析矩形顶管施工对周围环境的影响及地层位移的变化规律,得到武汉长江Ι级阶地区地下通道采用偏心多轴多刀盘土压平衡式矩形顶管技术施工的一般规律。实测数据分析结果和数值模拟结果表明： 1）地表的最终沉降值与该处对应断面的开挖时序成正比; 2）顶管机掌子面前方土体产生地表隆起,掌子面后方土体产生地表沉降; 3）地层沉降位移随距离顶管顶进轴线的增大而减小,影响范围约为3倍洞径。     

顶管法T接隧道现场试验研究分析

为研究顶管法T接隧道工法在施工过程中的主隧道响应,以无锡地铁3号线顶管法施作联络通道工程为背景进行现场试验研究,通过研究施工过程中的施工工况节点了解施工过程,并对施工过程中的主隧道沉降、结构收敛以及结构本身的应变等通过测量等方法进行研究。通过研究施工具体步骤、工况阶段以及沉降和隧道收敛等的规律,得出如下结论:整个施工过程是较为安全的,且施工过程中影响结构响应的主要因素为盾构推力和内支撑顶力变化。通过试验研究,对顶管法修建T接隧道的可行性进行分析并给出关键的影响因素。     

低温条件下大跨径混合梁斜拉桥合龙顶推技术研究

为研究大跨径混合梁斜拉桥中跨合龙施工技术,以主跨340 m的重庆高家花园轨道环线专用桥为工程背景,借助Midas/Civil2015有限元软件对其施工过程进行了仿真模拟,并对合龙顶推位移量和合龙顶推力的两个关键合龙参数的计算方法进行了系统研究。首先提出基于刚性支承连续梁法,对合龙前斜拉桥最大悬臂结构进行等效简化,利用结构温度作用位移公式计算出不同温差下的梁体伸缩量,进而确定出合龙顶推位移量,并将其与有限元软件计算值进行对比,吻合程度较高。又将现场监测的实测值与之对比,误差较小,验证了合龙顶推量数值计算方法的可靠性。其次,通过对影响主梁顶推各个因素进行分析,得出了顶推力计算公式,并利用影响矩阵和Matlab软件有效计算出不同合龙顶推位移量的顶推力数值,确定了两者变化关系。将现场监测的顶推力实测值与其对比,实测值呈台阶式增长关系,理论值呈线性增长关系,实测值均匀地分布在理论值两侧,一定程度上验证了顶推力数值计算方法的可行性。最后,介绍了缝接合龙法的现场施工过程,并依次从成桥后的斜拉索附加索力、主梁附加应力、主梁线形变化及主塔偏移方面对成桥状态进行了对比验证分析,成桥状态良好。     

大断面类矩形顶管壳体土压及顶进阻力分析——以上海淞沪路—三门路下立交工程为例

为分析类矩形顶管机头的挤土效应,采用理论与数据分析相结合的方法,将上海淞沪路—三门路下立交大断面类矩形顶管工程中顶管机壳体土压力及顶进阻力监测结果与规范理论值进行对比,并引入经验计算系数。研究表明:1)按土柱理论和朗肯土压力理论计算的顶管机壳体土压力偏小; 2)顶进阻力与推进里程呈线性关系,斜率为单位长度管道外壁摩擦阻力,截距为顶管机迎面阻力; 3)《给水排水管道工程施工及验收规范》2008版和1997版中给出的顶管隧道单位长度管道外壁摩擦阻力计算方法均是以圆形截面为基准的,对于本工程的类矩形顶管隧道,2008版的计算结果较实际值小20%以上; 4)对于上海砂质粉土地层,控制土压力侧向系数建议取0.8。     

高墩多跨连续刚构桥顶推合龙分析

以咸旬高速公路姜螈河特大桥为工程依托,通过有限元仿真计算分析,优化合龙方案及顶推力。此外,以高墩多跨连续刚构桥的结构特性及合龙方案为出发点,提出了顶推合龙的关键控制参数,并对控制参数的实测值与理论值进行了对比,最后分析顶推合龙效果。     

浅覆土矩形顶管施工对邻近基桩的影响规律研究

为研究因顶管施工的挤土效应对邻近高架桥基桩水平变形的影响，以无锡地铁青石路段1号地铁出入口为例，采用MIDAS GTS软件模拟浅覆土条件下矩形顶管顶进施工，计算在不同的顶管顶进距离、基桩与隧道间净距，以及不同的顶管开挖面顶进压力、管节与土体间摩阻力条件下的基桩水平变形。结果表明： 1）矩形顶管顶进施工时会造成邻近基桩发生沿顶进方向和垂直顶进方向的水平变形，且以沿顶进方向的水平变形为主； 2）不同于其他矩形顶管工程，浅覆土条件下基桩受顶管施工的影响范围约为隧道外4D（D为矩形顶管长边尺寸），基桩的水平变形随着净距的减小而增大，且当净距小于2D时，其水平变形呈非线性快速增加； 3）相对于开挖面顶进压力，管节与土体之间的摩阻力对基桩的影响更大，其水平位移变化可分为线性增长和非线性增长2个阶段。     

大口径平行顶管施工对高速路面沉降的理论与实测分析

结合盐城市重大民生工程-盐城新水源地及引水工程,研究了DN2600平行顶管穿越高速的顶管套管设置、管顶覆土厚度、顶管壁厚、顶管水平间距及顶管施工纵向最小间距设计参数.并对平行顶管下穿高速公路引起的路面沉降进行理论与实测研究,结合工程实际对大口径平行顶管施工引起的地面变形机理及变形原因进行分析.为大口径平行顶管穿越高等级道路工程设计提供参考.     

浅埋小间距矩形顶管掘进姿态控制技术探讨

为解决采用结构分割转换工法（CC工法）建造的某地下停车场小间距隧道群矩形顶管施工中顶管机出现栽头及掘进姿态控制困难的问题，结合项目施工过程的姿态监控数据，对产生栽头及姿态偏差的原因进行理论分析，提出相应的控制技术，并采取现场试验的方法进行效果验证。结果表明： 1）顶管机栽头现象的原因主要有顶管机体重心偏差、漏浆、姿态预留不够、后靠不稳； 2）通过设备和管节定位处理、洞门密封处理、增加始发姿态预留量、后靠稳定性控制等措施可有效防止顶管机栽头； 3）始发阶段采取洞门预留、破除等控制措施，掘进阶段控制掘进速度并辅以“E”型导向槽进行轴线控制等措施，可有效控制顶管机顶进姿态； 4）通过采取调整铰接油缸行程差、主推油缸行程差及姿态偏差方向的土压等姿态纠偏技术措施，取得了良好的施工效果。     

盾构水平偏角变化对盾构-土相互作用影响

为了探明盾构掘进过程中机-土相互作用的机理，指导盾构姿态的控制和调整，针对水平偏角变化对盾构与土相互作用的影响这一问题，对作用于盾壳周围土压力的理论计算方法以及水平偏角预测模型进行研究。首先基于地基反力曲线，通过等效弹簧近似建立盾构与土的相互作用模型，同时基于几何分析可计算盾构水平偏角变化过程中周围土层发生的位移，从而得到作用于盾构外壳的周围土压力的理论计算方法。然后引用改进的松动土压力计算方法，得到盾构初始土压力的计算方法，解决盾构水平偏角计算的初始边界问题，并结合土对盾构作用荷载的计算方法得到盾构水平偏角计算方法。基于所建立的理论计算模型，对盾构机质量、地层类型以及地层开挖损失率等因素对盾构-土相互作用的影响进行分析和讨论。最后，结合济南地铁R2线盾构隧道工程，对盾构的水平偏角以及相关掘进参数进行实时监测，并与盾构水平偏角理论值进行对比分析。研究结果表明：盾构质量以及地层开挖损失率对盾构在水平面上进行姿态的影响较小；不同地层类型以及地层的土压力系数对盾壳与土相互作用的影响较大；通过工程应用发现盾构水平偏角理论值的变化趋势与实测值基本一致，但由于盾构自身施加的调姿弯矩无法完全作用于盾构机，因此理论值普遍大于实测值。