沈阳城区地层顶管顶力监测分析研究

顶力是顶管工程施工的重要参数,顶力的合理控制不仅能充分保障开挖面稳定,而且还能够合理优化工作井和中继间布置等。文章通过对沈阳城区含翼缘钢顶管和钢筋混凝土顶管的顶力监测数据进行分析,得到了不同顶管结构形式、不同管材、不同管径和不同顶管开挖方法的顶力变化规律。结果表明,钢顶管、手凿式混凝土顶管、土压平衡混凝土顶管、泥水平衡混凝土顶管在顶进过程中的顶力变化各异,单位面积摩阻力-顶距曲线震荡不同。     

仿矩形顶管管壁摩阻力理论公式的探讨

顶管顶推力由迎面阻力和管壁摩阻力组成,迎面阻力一般可认为是一个定值,而管壁摩阻力则随着顶进距离的增加而增大。文章通过分析已有的矩形顶管管壁摩阻力计算公式,发现现有的理论公式均是将仿矩形简化为矩形以及在深埋条件下未考虑压力拱效应,计算值与实测值相差较大。鉴于此,通过运用土柱理论和普氏压力拱理论,推出了浅埋和深埋仿矩形顶管管壁摩阻力的理论公式。通过算例分析发现,当顶管隧道所处地层较好,埋深较大,且能够形成压力拱时,按规范中的计算公式所计算出的管壁摩阻力相对保守,按本文推导出的公式的计算结果较为合理。     

砂砾地层电力顶管施工引起的地面变形研究

文章针对砂砾地层电力顶管施工引起的地面变形开展研究。首先,基于现有散粒土的沉降理论计算公式,进行某砂砾地层电力隧道顶管施工引起地面变形的理论计算和分析;其次,通过理论分析和现场实测,得到砂砾地层顶管施工引起的地面变形规律;最后,在现有理论计算公式和监测数据的基础上,利用规划求解,提出适用于砂砾地层顶管施工引起地面变形的沉降槽宽度系数计算公式。研究结果表明,土体损失是引起地面沉降的主要影响因素,沉降计算时必须考虑土体损失在顶进过程中的动态变化;修正沉降槽宽度系数计算公式能够较好地适用于砂砾地层中顶管施工引起的地面沉降计算。     

岩质地层盾构掘进施工控制参数分析

盾构机掘进施工参数的影响因素繁多,盾构机各参数之间的相关性研究主要以理论分析为主,盾构掘进施工参数的影响因素与影响机制难以阐明。文章对大连岩质地层中土压平衡盾构掘进施工控制参数进行了收集与分析,结果表明:盾构机的总推力与顶推速度、刀盘转速与刀盘扭矩以及螺旋输送机转速与其扭矩的相关性均不显著;因岩质地层中土拱效应明显,盾壳与围岩之间的摩阻力较小,总推力主要用于提供刀盘与开挖面之间的水平相互作用力;盾构机的螺旋输送机转速与盾构机顶推速度之间的相关性显著;螺旋输送机通过转速来调整土舱饱满度,进而影响开挖面上被切削的土体进入土舱内的难易程度,因此螺旋输送机的渣土输出效率对顶推速度与刀盘扭矩影响明显。     

粘土中超大直径泥水平衡顶管被动极限支护压力计算方法

为维持顶管施工开挖面稳定,支护压力的设定必须小于被动极限支护压力。文章根据开挖面极限平衡,提出了超大直径泥水平衡顶管在粘性土中适用的开挖面被动极限支护压力计算方法。依照数值模拟计算方法,研究了超大直径顶管的被动破坏模式;再基于破坏模式,给出了被动极限支护压力的计算思路;对实际工程进行数值模拟并与所提方法进行对照,初步验证了所提方法的合理性;最后与其它理论方法进行了比较,并对提出方法的影响因素进行了分析。研究结果表明:水平圆柱体破坏模式为超大直径泥水平衡顶管的被动破坏模式,该被动模式与埋深无关;提出的方法具有合理性,而且计算过程相对简单,在实际工程中适用;水平圆柱体模式计算方法能够用于层状、均质粘性土中,应用条件是顶管开挖面只处在一个土层内;其得到的计算结果合理地低于其它方法,且偏安全;得到的被动极限支护压力随埋深直径比增大而增大,随内摩擦角和粘聚力的增大而增大。     

不稳定土层中顶管施工的技术问题和具体措施

顶管施工是国内外广泛应用的一种地下管道非开挖施工技术,作为一种新型的管道敷设施工方法,顶管施工具有成本低、应用范围广等优点,尤其在饱和疏松的粉细砂与粉土、淤泥等不稳定土层中,更能体现出其优越性。以工程实例为参考,探讨了不稳定土层中的顶管施工技术以及存在的问题,希望能给不稳定土层顶管施工提供一定的参考和借鉴。     

隧道管幕支护施工地表沉降预测方法研究

管幕顶管施工将对地层产生扰动,引起地层变形和地表沉降。目前常通过单管沉降叠加的方式进行群管施工地表沉降计算,未考虑管幕群管间相互作用。文章结合文林山隧道出口段采用螺旋出土套管顶进工艺进行管幕施工实例,基于随机介质理论和Mindlin解建立考虑地层损失和施工应力的单管顶进施工地表沉降计算方法,并引入群管施工地表沉降修正函数建立管幕群管施工地表沉降计算方法;采用提出的计算方法分析单管顶进施工和群管施工引起的地表沉降变化及分布规律,并通过FLAC3D数值模拟进行验证。结果表明:(1)管幕钢管顶进过程中地表先隆起后沉降,前方地表发生隆起,后方地表发生沉降;(2)管幕钢管顶进引起的地表变形由隧道中线向两侧逐渐衰减,影响基本在左右两侧12 m范围内;(3)后续顶进钢管引起的地表隆起小于第1根钢管,地表沉降大于第1根钢管。     

圆形顶管施工对土体上方道路变形影响研究

本文对某顶管施工过程进行数值模拟,计算得到顶管施工中各阶段过程对表层土体及上方道路的扰动影响.结果表明:在纵向上,随着顶管顶进距离增加,顶管正上方土体的变形量增加,同时在顶管机机头处呈现先隆起后沉降的变形趋势;在横向上,顶管施工存在一定的横向扰动范围,随着顶进距离的增加,顶进面前方隆起范围增加而顶面后方沉降范围减小.     

基于随机介质理论的基坑地表沉降计算方法研究

针对深基坑开挖及降水过程引起的地表沉降问题,文章引入随机介质理论中的地层损失概念,推导了基坑开挖引起的地表沉降计算公式,推导并改进了容重变化和渗透力变化引起的地表沉降公式,并考虑了支护结构-土界面摩阻力对沉降的影响,探讨了随机介质理论在基坑开挖计算中关键参数的确定问题,最后与文献[10]计算结果及实测地表沉降结果进行了对比分析。结果表明:本文计算方法得到的基坑周边地表沉降分布与实测沉降更为接近,能更准确地预估基坑开挖及降水引起的地表沉降;因考虑了土体的持水度和支护结构侧摩阻力的影响,在1.5倍开挖深度范围内的计算精度远高于传统方法,在基坑1.5倍开挖深度范围外的计算精度得到进一步提高;对于有支护结构并使用坑内降水的敞口基坑,应用本文计算方法预测地表沉降,能取得较好的效果。     

竖向载荷下桥梁桩基承载特性分析

文章以高速公路特大桥桩基础施工为研究背景,通过在桩基础布置土压力盒和钢筋应力计,对桥梁桩基础竖向受力、桩身摩阻力、桩侧土压力进行监测,收集数据分析得出桩基内侧和外侧竖向受力传递深度随荷载增加而变大,桩基内侧和外侧摩阻力存在一定的差异,桩基外侧土压力高于内侧,这是由于受到坡面影响造成的,但最终均达到了平衡状态,桩基承载特性良好。     

软土地层大断面矩形顶管施工引起切口前方地表隆起分析

文章以宁波地铁某车站出入口大断面矩形顶管工程为依托,对顶管推进过程中切口前方地面所产生的较大隆起进行研究。通过结合现场顶进的施工情况,对顶管整个顶进过程地表变形的监测数据进行分析。并采用PLAXIS有限元软件模拟不同顶推力和无土体加固情况下的顶管推进施工,与监测数据进行对比分析。结果表明:地表产生较大隆起是因为顶推力过大,当顶推力大时地表主要发生隆起,反之,地表主要发生沉降;在紧邻结构的顶管出入口处使用旋喷桩加固,效果并不理想,并造成了刚开始顶进地表即隆起的现象。在软土地层中顶管顶进挤压时地表隆起迅速,而顶推面过后的地表沉降缓慢,施工中要格外注意。     

浅埋矩形顶管整体背土效应判别方法应用与处理措施北大核心CSCD

浅埋矩形顶管掘进机和管节与土体间存在摩擦,当掘进机无减阻或防背土装置时,机土间较大的摩擦力将诱发整体背土效应。文章介绍了考虑机(管)土摩擦差异的整体背土效应判别方法,依托上海陆翔路—祁连山路矩形顶管工程试验段,基于实测数据进行了整体背土效应监测分析,并介绍了处理措施。研究结果表明,该方法成功预判了试验段发生的整体背土破坏,计算的临界机(管)土摩擦系数为0.35,破坏时最大顶程预测值为31.05 m(实际为34 m),顶管发生整体背土效应的横向范围约等于覆土深度与断面等效半径之和;隆起的影响区间约3.0L(L为机头长度),地表变形在工作面通过3.0L时由隆起变为沉降。     

可调节配重顶进技术在箱涵上穿地铁隧道施工中的应用

北京城市副中心地下综合管廊工程在运河东大街处上穿北京地铁6号线郝家府站—东夏园站盾构区间,设计采用箱涵顶进方法,箱涵顶进过程中极易造成穿越段地铁区间隧道竖向位移超标。文章详细介绍了结构配重、顶力计算、顶镐配置等关键施工技术以及箱涵结构轴线和高程变化的控制要点。通过对顶进范围两侧土体进行高压旋喷桩加固,对箱涵底板下方土体进行深层注浆加固,减小了两侧土体因开挖位移产生的摩阻力,有效改善了地铁隧道上方地层的承载力。施工监测数据表明,顶进开挖引起的既有地铁隧道的变形量严格控制在地铁运营及设计要求范围内。     

小口径长距离钢顶管全自动测量技术研究

自动测量技术因其简单、省力省时、高精度等优势在顶管施工中得到了广泛应用。结合绍兴城北供水顶管工程,介绍了自动测量方案及其所用仪器,并通过顶进效率、顶进效果、顶进精度和进洞过程分析了自动测量技术对顶管施工的影响。现场施工数据和顶进效果表明,自动测量技术可以加快顶进效率、提升顶进效果、确保顶进精度以及保证精准进洞。     

扩底抗拔桩极限承载力半经验半理论计算方法与试验验证

文章考虑了土体力学特性,以及桩身材料性质、桩长与桩径(含扩底直径)、桩顶埋深、桩顶卸载与加载、群桩效应等诸多因素的影响,结合工程经验给出了计算扩底抗拔桩极限承载力的半经验半理论方法;根据扩底抗拔桩破坏面位置不同,将扩底抗拔桩破坏模式分为三类(即破坏面延伸至地表的整体剪切破坏、破坏面介于地表与扩孔段之间的局部剪切破坏与破坏面位于扩孔段附近的冲剪破坏),推导出了整体剪切破坏模式的极限平衡状态方程;并依据扩底抗拔桩轴对称条件与土体抗拉强度小的力学特征,给出了求解整体破坏面的微分筒数值解法;利用经验法估算了局部剪切破坏、冲剪破坏模式下的端阻力,进而给出了任意土层中扩底抗拔桩承载力计算步骤与方法;最后,结合一足尺试验的计算分析与承载力测试比较,验证了计算方法的可靠性与精确度。     

施工顺序及不同管材对双层顶管隧道施工引起地表沉降的影响研究

针对双层顶管施工引起地表沉降的问题及其影响因素,文章借助有限元软件建立三维模型,综合考虑机头正面推力、地层损失及注浆的共同作用,模拟计算顶管施工过程,探讨顶管施工顺序及管材对地表沉降的影响。结果表明:上下双层顶管施工引起的地层最大沉降出现在下层顶管上侧,并随着上层顶管开挖该值降低17.84%,下侧隆起值变化不大;双层顶管施工引起地表沉降的主要影响区域在顶管轴线前后及左右-3.2D1～3.2D1范围内;先行施工的下层顶管引起的地表最大沉降占总沉降的78.05%;后续上层顶管的开挖导致机头前方隆起明显,表现为总沉降减少,机头通过后地表沉降增加,最大增加21.95%,并随着顶管推进地表隆起增加及衰减的速率都有所降低;先施工上层顶管引起的地表沉降较先施工下层顶管工况增加20.5%,增幅较大;混凝土顶管施工引起的地表沉降大于钢顶管,最大增加26.13%,且地表主要受影响范围增大为-4.8D1～4.8D1。     

长赣高铁临近侧穿黄花机场跑道段隧道施工工法比选

长沙至赣州高速铁路临近侧穿黄花机场跑道段隧道施工,需对地面沉降进行严格控制。文章选取暗挖法、盾构法、管幕法以及顶管法等四种常见施工方法进行数值模拟分析,对隧道施工过程中的周围岩体应力、塑性区开展情况以及地表沉降的变化计算结果进行对比分析。结果表明,暗挖法施工造成的地表沉降量较大,达到2cm以上,对于隧道开挖本身以及地表各种建筑物造成较大影响;而盾构法、管幕法以及顶管法施工,能够有效地控制地表沉降量在5 mm以下,能够满足隧道施工及机场运营安全的要求;结合工程造价及技术条件等因素综合考虑,最终推荐该段施工采用管幕法。     

考虑基底摩阻力作用的台阶形拱座基底应力和稳定实用计算方法

为对台阶形拱座构造参数进行更准确的设计,文章在考虑拱座基底摩阻力作用下,分析了拱座受力平衡状态,提出了拱座基底应力及稳定的计算方法,并以某桥拱座为算例,进行了不同计算方法的对比分析。结果表明,在考虑基底摩阻力作用下,台阶形拱座基底应力和稳定实用计算方法更符合拱座受力特点,计算结果安全,可用于设计验算。     

顶管法热力隧道钢筋混凝土管设计研究

机械顶管施工技术具有施工速度快、自动化程度高、安全可靠、对周围环境影响小等优点,将顶管技术用于热力隧道施工中,具有重要意义.热力隧道在运行过程中,存在较高的环境温度,有固定推力、导向推力等内作用力.文章通过现场试验和理论计算,研究分析了热力机械钢筋混凝土顶管在不同温度工况下的变形和力学状态,并通过工程实践进行了验证;总结出了适用于热力工程的钢筋混凝土管的设计计算方法.分析结果表明,采取混凝土强度值及弹性模量折减的方法进行顶管法热力隧道钢筋混凝土管的结构设计,其计算与试验结果较为接近,更偏于安全.     

给排水管道穿越线路的顶管施工技术的研究

结合工程实例,叙述了给排水管道穿越铁路线路的顶管施工技术。着重叙述了顶管施工方法的选择、线路的加固、工作坑的施工以及管道的顶进。