长距离曲线顶管隧道施工过程中力学行为特征

为明确长距离曲线顶管隧道施工时顶推力的变化规律,提出合理的顶推力计算公式,采用现场实测方法,对长距离顶管隧道顶推力进行测试.同时分别在普氏压力拱理论与土柱理论下推导顶管隧道管土接触土压力与侧摩阻力公式,对比上述土压力理论后得出适用于本实际工况的侧摩阻力公式,并应用于长距离曲线顶管隧道模型计算.分析结果表明:当管缝张开角位于0.25°以下时,顶推力变化可忽略不计;当曲率小于0.01时,顶推力变化趋势不明显,计算顶推力时可近似看作直线顶进.顶推力随曲率变化趋势表现为初期上升变化缓慢后期增长速率加快.本文预测顶推力随顶进距离近似表现为线性关系,预测顶力与实测数据拟合较好,拟合优度R2=0.85,能较好地预测顶力变化.     

大断面矩形顶管隧道开挖面稳定性三维极限分析方法

顶管法因具有综合成本低、施工周期短、环境影响小、不影响交通和施工安全性高等优势,已被广泛应用于地下人行通道和地下综合管廊等城市地下工程建设中,且以空间利用率高的大断面矩形顶管隧道最受青睐。针对当前大断面矩形顶管隧道开挖面稳定性分析方法问题,基于空间离散化技术,假定破裂面满足相关联流动法则,建立矩形顶管隧道三维离散化分析机构,并基于逐点生成机理形成微元三角形,若干微元三角形相连共同构成一个多面体来近似描述开挖面前方的土体破坏区,形成矩形顶管隧道三维破坏面,进而构建出矩形顶管隧道开挖面三维失稳破坏模型。根据极限分析上限定理,结合矩形顶管隧道三维离散模型和速度场,推导出矩形顶管隧道开挖面支护力的计算公式,建立大断面矩形顶管隧道开挖面稳定性三维极限分析方法,并基于Matlab平台开发了相应的计算程序,实现了开挖面极限支护压力的计算。最后,结合2个工程实例开展了模型可靠性验证,结果表明：计算结果与实测值吻合较好,误差在10%以内,可指导相关工程设计与施工。     

带锁扣管幕顶管顶力研究

在管幕法顶管施工中,顶力计算的准确性对后续配套设备的选择至关重要,但现有的计算公式均未考虑锁扣对顶管顶力的影响.依托上海轨道交通14号线桂桥路站管幕段工程实例,对管幕顶管锁扣设计进行了介绍,并研究了锁扣对顶管顶力影响的机理.锁扣会阻碍泥浆套形成的完整性,增加顶进的摩阻力.锁扣挤压通过加固区时,会造成加固土体塑性破坏,对锁扣产生穿越加固区阻力.对分仓管、基准管、承插管和闭合管等4类顶管的实测顶力分别进行分析,提出带锁扣顶管顶力的计算公式.计算结果与实测顶力较为吻合,可应用于类似工程的顶力计算.     

上海青草沙严桥支线工程顶管施工技术

上海青草沙严桥支线顶管工程QYZ-C8标属长距离顶管,管道穿越地下公用管线构筑物等,地质条件复杂,经顶管设备比选,采用φ3600土压平衡顶管机进行顶管施工。介绍了顶管施工工艺原理、施工布置及管道顶进技术。     

隧道顶管救援液压顶管机应用

顶管救援法是在隧道发生塌方时利用液压千斤顶将一定直径的钢管顶穿渣土,人工清除管内渣土后形成逃生通道的救援方法。顶管救援液压顶管机采用锚固型后靠背和整体机架步进式顶进,充分保证了顶进力和顶进方向,顶进速度快。本文主要介绍了救援液压顶管机在隧道救援应用中的适用条件、配套机具材料、工作流程、注意事项等,并对后靠背精轧螺纹钢锚固长度确定进行了计算分析。     

顶管施工对相邻平行管线的影响研究

顶管施工是继盾构施工后逐步发展起来的一种地下顶管施工方法,顶管顶进施工会对周围的土体造成扰动并对临近管线产生影响,施工时应控制穿越过程中的地面隆起与顶管顶进的路线与变形,避免危及行车安全及周围建筑物。文章建立顶管-平行管线-土体情况下的 ABAQUS 模型,对平行管线水平与竖向位移大小进行研究,探讨顶管顶进过程中对地下管线的影响;同时对控制变形的措施进行探讨,以保证顶管顶进施工过程中无不良影响。     

大断面矩形顶管穿越粉土黏土互层土体扰动试验研究

城市地下空间的综合利用使得顶管技术朝着异形大断面方向发展,如何有效控制异形断面顶管施工引起土体扰动的问题已成为当前顶管施工技术重要课题。本文依托实际工程,综合探讨了大断面、高水位矩形顶管在粉土、黏土互层地质条件顶进过程中引起的一系列土体位移与孔隙水压力的变化,并依据得到的变化规律,分析得到大断面矩形顶管施工引起土体扰动划分准则,揭示施工过程中土体的一般扰动规律,为类似工程提供参考与借鉴。     

超大直径顶管群下穿京沪铁路的设计研究

研究目的:超大直径顶管群曲线顶进穿过京沪铁路路基,不可避免对管道周围土体产生扰动,通过仿真计算研究不同顶进次序对铁路路基及轨道的变形影响,以及对该变形的影响进行评估,并结合地质资料提出袖阀管注浆加固路基方案,以指导顶管群安全穿过运营铁路。研究结论:(1)考虑不同顶管顶进次序的相互影响,顶进所引起的铁路路基最终变形呈沉降槽形式,变形区域边界线水平倾角近45。;(2)不同顶进次序引起的路基变形差别主要体现在不同位置发生的时间不同,最终变形差异并不大;(3)顶管作业对铁路的影响主要从路基沉降量和轨道短弦矢度值进行评估,仿真计算表明轨道短弦最大矢度值未超过要求;(4)沉降槽曲线表明路基面最大沉降量已超过10 mm,可通过袖阀管注浆加固以满足既有路基技术要求;(5)该研究成果对于采用非明挖方式下穿铁路结构的安全评估及设计具有参考价值。     

矩形顶管法在城市轨道交通中的应用与设计方法

结合矩形顶管法在上海等软土地区城市轨道交通出入口通道设计施工中的应用实践,介绍了矩形顶管法的平面布置、工作井设置、顶管管节设计等关键点的设计方法,可为我国各大城市的轨道交通类似工程的设计及施工提供参考。     

软土富水地区矩形过街地道盾构顶管法施工关键技术

以杭州市大学路～庆春路矩形断面过街人行地道工程为例,首先介绍了工程概况、盾构顶管法的特点以及关键工艺流程;紧接着对进出洞口加固与止水、盾构机的顶进施工、同步注浆和二次注浆、置换注浆、监控量测等施工关键技术做了阐述;最后提出了施工过程中应注意的问题。工程实践表明,在软土富水地区,矩形断面过街地道采用的盾构顶管法施工技术是成功的,可为类似工程提供参考。     

软土地区大截面矩形顶管工法研究

以上海市轨道交通9号线一期工程七宝站两条矩形顶营过街通道工程为背景,全面论述了大截面矩形顶管的施工机械、工艺流程、施工参数控制等.对施工中容易发生的问题进行分析和研究,并提出了大截面矩形顶管的未来发展和研究方向.     

大断面矩形顶管隧道施工引起的地面沉降分析

针对郑州市下穿中州大道的双线矩形顶管隧道,通过现场实测对双线隧道施工过程中地面沉降变化规律和分布特征进行分析。研究结果表明:大、小矩形顶管隧道施工对地面沉降的影响范围分别为大、小顶管隧道宽度的1. 4倍和1. 5倍,对刀盘前方土体的扰动范围分别为大、小顶管隧道宽度的1. 3倍和3. 0倍;管节脱离矩形顶管机尾7 d后地面沉降趋于稳定;倒锥形壳体锥度设置过大、前后壳铰接处漏浆和土仓压力设置不合理是诱发地面沉降的关键因素。     

砂卵石地层盾构始发与到达端头土体加固范围研究

基于板块强度理论,结合砂卵石地层的受力特点,将盾构始发与到达端头土体加固的力学计算模型简化为四边简支的矩形薄板,根据弹性力学中矩形薄板的莱维解,运用最大剪应力和最大拉应力原理,分析得出端头土体的纵向加固范围;采用MIDAD/GTS有限元分析软件,依托工程实例,建立三维有限元计算模型,对端头土体加固厚度、位移、加固土强度进行分析.研究结果表明:砂卵石地层端头土体纵向加固范围取1.0～1.5倍洞径可以满足盾构始发与到达安全性要求.     

微型桩抗滑复合结构设计理论探讨

研究目的:通过对微型桩组合结构的理论探讨,提出相应的计算公式,以此合理确定组合桩的间距;组合桩上的桩前抗力和桩后滑坡推力,为微型桩组合结构设计提供依据.研究结论:通过研究,微型桩设计可遵循以下几点:桩间距可按微型桩等效直径的2.5～3.5倍考虑;可借用滑坡分析的计算方法来计算桩上的滑坡推力,计算模式可简化为滑面以上受推力或土压力作用的刚性顶板的多柱框架,滑面以下为了简化计算按固定端考虑;滑面微型桩加固后总的抗剪强度为滑面抗剪强度加桩的抗剪力.     

抗滑桩桩后滑坡推力分布形式研究

研究目的:滑坡推力大小及分布形式是抗滑桩结构设计的主要依据,直接影响着桩体结构的内力及大小,而目前关于滑坡推力分布模式的选择分歧很大。为合理分析抗滑桩推力分布及桩体内力,本文以杭长铁路古木冲桥段边坡为例,采用改进的条分法理论计算、室内模型试验及数值模拟三种方法来研究抗滑桩桩后滑坡推力的分布形式,以便更好地优化抗滑桩设计。研究结论:(1)引入弹性模量弱化系数与黏聚力弱化系数对力学参数进行弱化处理,采用双向两次条分的改进条分法计算桩后滑坡推力,考虑了滑体分层的岩性差异,结果更接近实际;(2)室内相似模型试验、数值模拟得到的滑坡推力和改进条分法计算的滑坡推力规律接近:随着埋深的增加,桩后滑坡推力不断增大,滑坡推力分布形式整体呈折线状,桩顶至埋深1/2段呈近似三角形分布,埋深1/2至埋深2/3段呈近似矩形分布,埋深2/3至滑面处呈梯形分布,最大推力位于滑面处;(3)本研究结论可供边坡工程抗滑桩设计参考。     

多塔矮塔斜拉桥合龙顶推力多目标优化研究

刚构体系多塔矮塔斜拉桥可通过在主梁合龙前施加顶推力使桥墩向边跨侧预偏,以减小主梁收缩徐变对桥墩受力的影响。将成桥状态下的桥墩应力作为目标函数,设置约束方程控制合龙施工时的桥墩应力,利用多目标线性规划方法确定合龙顶推力。计算结果表明,采用迭代计算可考虑顶推力对混凝土收缩徐变的影响,得到的合龙顶推力可使运营阶段桥墩截面拉应力最小;合龙顶推力将改变结构的应力状态,其对主梁应力状态的影响很小,但对桥墩的应力状态改变较大,由此而产生的徐变效应不能忽略;墩底约束刚度对最优顶推力的确定有一定影响,在实际顶推合龙前应进行试顶推以修正模型的墩底约束刚度。     

复杂工程条件下浅埋矩形大断面顶管关键技术与应用研究

南京地铁3号线新庄站3号出入口通道采用大断面矩形顶管施工技术,在复杂地质及环境条件下施工难度大。顶管施工区段主要处于淤泥质黏土、粉土及冲积-洪积粉细砂地层,地下水丰富且承压水头高,在掘进中易产生排土不畅或造成砂层固结以及顶管进出洞施工风险较高等问题,对周边建(构)筑物及管线保护要求高,交通疏解难度大且管线迁改工期长。通过周密的现场调查研究,在顶管机选型、顶进参数与姿态控制、渣土改良、环境监测等方面采取一系列科学有效的关键技术措施,逐一攻克各个工程技术难点,确保工程的如期贯通。     

泥水平衡顶管机在拱北隧道曲线管幕工程中的应用

依托港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道曲线管幕工程,介绍在复杂地质条件下长距离曲线管幕顶管设备选型,以及选用德国海瑞克AVN1200TC泥水平衡顶管机的顶进、UNS导向、操作控制、泥水处理等四大系统,通过曲线顶管工艺试验和已完成的隧道中板处4根顶管的成功实践,从顶进精度控制、顶管施工对周边环境的影响和顶进工效等方面,对设备应用情况进行分析和评价,能够满足拱北隧道管幕工程施工需要。     

地铁停车线段大断面顶管工法的论证与实践

地铁停车线通常与车站一起采用明挖工法施工,而随着城市基础设施不断开发和完善,明挖方案因施工占地大等问题,对周边环境影响越来越大。针对此问题,以福州地铁某区间为例,结合地铁停车配线选型优化和施工工法比选论证,提出单停车线段区间采用矩形单洞双线顶管方案;并结合地铁各相关专业需求和受力分析,确定外宽高为10.8 m×7.5 m的类矩形超大断面顶管。该方案已通过工程实践：顶管总长约190 m,覆土埋深约10 m,平均月掘进长度约54 m;顶管顶进施工过程最大顶力约4 890 t;与理论最大顶力基本一致;隧道纵向地表累计变形为–17～2 mm。上述论证与实践以期为超大断面顶管隧道的工程设计和施工提供参考。     

顶管法在地铁车站出入口下穿通道中的应用与设计

对于下穿道路或管线等构筑物的地铁出入口通道,选择何种经济合理的施工工法以满足通道上方的沉降要求、减小施工风险一直是个工程难题。结合哈尔滨市轨道交通一号线电表厂站5号出入口下穿通道工程,介绍一种钢管节顶进后浇筑钢筋混凝土内衬的顶管施工方案,对该方案的比选、施工工艺及钢管节的设计进行论述。该方案可有效降低施工风险、缩减工期、减小对城市交通及管线工程的影响。