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。     

超大断面矩形顶管掘进施工关键技术

在具有相同有效空间的条件下,矩形断面隧道与圆形断面隧道相比,不仅能节约地下空间,还可以减小隧道埋深。结合郑州市中州大道隧道工程,介绍了超大断面矩形顶管机施工技术、辅助技术和矩形管节制作技术;重点阐述了超大断面矩形顶管的施工工艺。通过工程应用,验证了试验数据和理论分析,为今后同类工程施工积累了经验。     

地下车站出入口通道矩形顶管工程的结构设计与探讨

矩形顶管施工工艺因其施工时地下管线搬迁少,对地面道路交通影响小,以及低噪音、无扬尘的特点,在地下工程施工中得到了广泛的应用。详细介绍了矩形顶管的施工工艺及实施地铁车站出入口结构设计的特点,对矩形顶管设计中的防水措施及管节排版等环节进行了分析和探讨,可供其它类似工程借鉴。     

浅覆土大断面小间距矩形顶管施工的环境效应

深圳华强北至华新地铁站区间通道工程采用矩形顶管机施工,具有大断面、小间距、浅覆土、上穿地铁隧道、下穿多条地下管线、多条顶管平行施工等特点。文章通过建立数值模型,对注浆压力和机头作用的模拟方法进行了讨论和改进,分析了顶管施工对周边环境的影响。计算结果表明,矩形顶管施工引起的地表沉降槽同样符合Peck公式,土体损失在地层位移的形成中起主导作用;随着多条顶管先后施工,地表沉降槽从V型分布向W型分布转变,地铁隧道竖向位移不断叠加;管棚的支护作用有效减小了地表变形和地下管线变形。     

矩形顶管施工引起地表变形的实测分析

顶管施工会对周围土体产生扰动,引起土体移动。而相对于圆形顶管,矩形顶管对周围土体的扰动更大,从而引起的地表变形也更大。文章结合工程实例,对矩形顶管施工引起的地表变形规律进行了探讨,分析矩形顶管施工引起土体移动的影响因素,为同类工程的设计与施工提供参考。     

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。     

某地铁过街通道大断面矩形顶管工程设计

顶管法是采用液压千斤顶等设备,将预制管节按设计方案顶入土层中的一种采用非开挖技术修建隧道的施工方法。将大断面矩形顶管设计应用于城市过街通道工程中,可显著减小工程施工对道路交通、管线迁改等的影响。文章通过对采用大断面矩形顶管方案的某地铁过街通道工程的设计方案实例进行了分析,结果表明大断面矩形顶管方案是解决城市重要道路下地下通道的先进施工方法,不仅施工速度快、工程施工安全可靠,还具有良好的社会效益和经济效益。     

大型顶管高压供配电系统关键技术

针对郑州市下穿中州大道矩形顶管工程所采用的大型顶管施工用电的特点和需求,设计了一套高压电缆直接送入顶管机内的供配电新技术,有效解决了大型顶管施工用电的大功率供配电技术难题,详细介绍和分析了供配电系统的设计布置及关键技术,可为今后大型顶管大功率供配电系统的设计及改进提供参考。     

大断面矩形顶管隧道衬砌结构病害防治研究

大断面矩形顶管隧道施工在城市地下空间施工中得到广泛应用,但其衬砌结构病害日益突出。为了防治大断面矩形顶管隧道衬砌结构病害,分析隧道大断面矩形顶管施工风险,探讨大断面矩形隧道沉降、姿态控制重难点,阐述隧道衬砌混凝土施工常见病害的分类及成因,提出隧道衬砌混凝土施工病害的防治措施,讨论大断面矩形隧道顶管顶进施工技术发展趋势,为实际工程应用提供理论和技术指导。     

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。     

成都地铁盾构4标段泥水与土压两种盾构机的适应性分析

成都地铁盾构4标段是成都地铁一号线盾构施工试验段,为便于以后盾构机能更准确地选型,本试验段分别采用一台泥水盾构机与一台土压盾构机进行左右线的掘进.通过对两台掘进机的适应性分析可以看出:泥水盾构的缺点是容易堵塞、出碴效率低、对地层完整性要求高、在含泥地层中容易封住开口、对进出洞密封要求高、施工中需要较大场地、施工成本高;优点是对地层扰动小、便于带压进舱.土压平衡盾构的缺点是刀盘磨损严重、地表沉降控制难度高,带压进舱困难;优点是不受出碴限制、掘进速度快、便于维护、成本低.施工实践证明:在地表要求不太严格的情况下适于用土压平衡盾构;在地表要求高、场地较大情况下,适合用泥水盾构.     

适用于交叉渡线段的类矩形顶管设计方案研究

随着城市轨道交通建设的迅速发展,可利用的地下空间越来越有限,大量新型设计方法被应用。杭州轨道交通某车站的配线区受交通、管线及古海塘等影响,无法采用常规的明挖法施工,需寻求一个合适的设计方案,以满足交叉渡线功能需求和结构受力要求。介绍了交叉渡线段的类矩形顶管法隧道断面研究过程,从建筑横断面、管节结构形式等方面对类矩形顶管法隧道的断面型式和管节结构特点进行了分析,可为类似工程提供参考和借鉴。     

软弱地层超大矩形顶管盾构隧道近接施工加固方案优选研究

为保证软弱地层中超大矩形顶管盾构隧道近接施工安全，以某矩形顶管盾构隧道近接下穿既有高速铁路为工程背景，研究超大矩形顶管盾构隧道近接下穿高铁段不同施工加固方案的效果。结果表明：采用超前注浆可使开挖面主动失稳位移减小25.64%，被动失稳位移减小17.65%，轨道沉降减小30.38%。采用人工挖孔桩+D型钢便梁可使开挖面主动失稳位移减小51.28%，被动失稳位移减小29.41%，轨道沉降减小42.31%；现场监测表明，采用人工挖孔桩+D型钢便梁加固后轨道沉降最大值仅为1.65 mm，超大矩形顶管盾构隧道成功下穿既有高速铁路，人工挖孔桩+D型钢便梁保证了超大矩形顶管盾构隧道近接施工安全和高速铁路正常运营。     

Ф3000土压平衡掘进机的设计、施工及应用

介绍Ф3000土压平衡掘进机的九大组成部分——切削系统、密封系统、动力系统、注浆系统、液压系统、送土系统、电气操作系统、前、后壳体、显示系统，并对掘进机的施工要点和应用进行了阐述。     

大断面矩形顶管隧道开挖面土体稳定性研究

文章以采用土压平衡矩形顶管法施工的内蒙古科技大学地下通道为背景,采用理论分析、数值模拟、现场监控量测等手段,对砂砾石地层条件下矩形顶管开挖面的主动和被动破坏规律进行了研究,主要得到了以下结论:(1)考虑顶管隧道开挖面为矩形断面的特点,建立梯形楔体计算模型,推导出开挖面主动破坏时的极限支护应力计算公式并应用于实际工程,采用该公式计算得到的极限支护压力与数值模拟计算结果相差较小,两种研究方法得到了相互验证;(2)采用FLAC3D数值模拟得到的地表沉降槽与实测地表沉降槽形态基本相似,近似服从正态分布,且地表沉降值基本接近;(3)随着支护应力比的减小,开挖面塑性区逐渐由开挖面前方向斜上方发展,当支护应力比为0.165时,开挖面前方土体水平位移骤然增加,开挖面塑性区延伸至地表,土体丧失整体稳定性,发生主动破坏,且从开挖面失稳后地表塑性区扩展形态来看,基本接近梯形楔形体形状,从而验证了解析公式计算模型的合理性;(4)随着支护应力比的增大,开挖面前方土体塑性区自开挖面顶部向地表斜上方延伸,当支护应力比为3.0时,塑性区发展至地面,此时土体失稳,发生被动破坏,其塑性区范围远小于主动破坏时的塑性区。     

大断面矩形顶管机始发和接收施工技术

国内目前最大断面顶管机首次应用于郑州市纬四路中州大道下穿工程。详细介绍了采用双排SMW工法桩加固土体、实施接收井加固区降水等一系列技术措施,控制了施工风险,确保了顶管机始发和接收施工过程的顺利,验证了各项技术措施和施工方案的可行性。     

考虑土拱效应的浅埋隧道松动土压力计算方法

随着浅埋隧道拱顶位移的增加,土拱结构分别经历上凹拱、三角拱、下凹拱、矩形拱这4个阶段。对于浅埋隧道施工而言,土拱结构以下凹拱和矩形拱为主,随着拱结构的不断变化,土拱效应的影响也在不断变化。文章首先建立拱结构判断的标准:假定隧道拱结构为下凹拱,根据拱顶位移δ得到理论边部位移δ′1;当隧道施工监测边部两处的位移沉降δ1大于下凹拱理论边部位移δ′1,认为此时土拱结构发展到矩形拱;反之,则认为土拱结构为下凹拱。在上述基础上,通过薄层微分层析法,给出了浅埋隧道的松动土压力计算公式。算例表明:浅埋隧道松动土压力与土拱结构有直接关系,当土体从下凹拱发展到矩形拱时,松动土压力会大幅减小,即土拱效应的影响会增加。上述研究对于丰富浅埋隧道松动土压力计算理论有着重要意义。     

顶管顶力计算方法比较分析

顶力是顶管工程施工中最关键的参数,合理计算顶力对于顶管工程安全顺利的施工起着至关重要的作用。现阶段计算顶力的方法颇多,使用不同的计算方法会对计算结果产生一定影响。为此,文章总结了现阶段国内外的顶力(或摩阻力)计算方法,对比分析了现有计算方法的优缺点和适用性。结果表明:顶力计算的经验方法主要区别在于给出的单位面积摩阻力所对应的土层划分方法和考虑因素不同,以及相同土层管-土间单位面积摩阻力的取值不同;顶力计算的理论方法主要区别在于拱顶竖向土压力的计算方法不同,并且受顶管覆土深度影响较大;顶力数值模拟计算方法主要区别在于模拟程序基于的理论以及模拟过程中所考虑的施工因素不同。     

穿越全断面砾石层的盾构施工

通过北京市清河污水隧洞工程采用加泥式土压平衡盾构掘进机施工的实例.在国内首次介绍了盾构机成功穿越全断面砾石地层的有关技术参数和工程实测成果,并给出了成功施工的关键在于配制性能适宜的加泥泥浆的结论.     

顶管施工对地表和电力隧道变形影响的三维有限元分析

在城市轨道交通换乘通道、市政过街通道等工程中,面对搬迁难度较大的重要地下管线时,大断面矩形顶管施工技术为其提供了可靠的工法。通过对顶管施工过程的三维有限元模拟,探讨了土体位移特征,分析了对下方垂直相交的电力隧道的变形影响,得出了一些结论,可为顶管施工提供借鉴。