本文關(guān)鍵詞：頂管施工巖土環(huán)境效應(yīng)監(jiān)測與控制技術(shù)研究

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【摘要】：頂管施工法與傳統(tǒng)的明挖埋管施工法相比具有環(huán)境干擾小、施工效率高、綜合成本低等諸多優(yōu)點(diǎn);同時(shí),頂管施工具有技術(shù)復(fù)雜,安全風(fēng)險(xiǎn)大等缺點(diǎn),特別是頂管施工過程及頂管施工完成后的施工影響范圍內(nèi)地面沉降、水平位移等,有可能導(dǎo)致鄰近既有建筑物、構(gòu)筑物、地下市政管線損傷、破壞,甚至?xí)鸫紊鸀?zāi)害發(fā)生,造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)后果。結(jié)合開封新區(qū)鐵南區(qū)隴海一路排水工程實(shí)例,對機(jī)械頂管施工對周圍土體的擾動(dòng)問題進(jìn)行研究,通過對現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究周圍土體沉降、分層沉降以及孔隙水壓力變化等規(guī)律;運(yùn)用ABAQUS有限元模擬軟件建立頂管掘進(jìn)模型,然后將模擬結(jié)果與實(shí)際監(jiān)測結(jié)果相對比,驗(yàn)證模型的可靠性。然后改變施工參數(shù),研究施工技術(shù)參數(shù)優(yōu)化問題,為今后類似巖土工程條件下頂管工程提供一定的理論參考和經(jīng)驗(yàn)性指導(dǎo)。通過對現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)和ABAQUS數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行分析研究,主要得出以下結(jié)論:1.頂管施工會(huì)引起地面沉降,管軸上方土體沉降量最大,距離管軸越遠(yuǎn)沉降量越小,沉降曲線基本符合Peck曲線的規(guī)律;頂管掘進(jìn)機(jī)前方土體會(huì)輕微隆起,在掘進(jìn)機(jī)通過后土體發(fā)生快速沉降;頂管施工引起的土體分層沉降呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性,各分層監(jiān)測點(diǎn)位的最終沉降量與其埋設(shè)深度有關(guān),頂管施工將導(dǎo)致相鄰?fù)馏w豎向差異變形,并表現(xiàn)出明顯的“脫空”現(xiàn)象,即地表沉降小于深層沉降,這將為地面變形控制帶來隱患;頂管施工會(huì)使土體內(nèi)的孔隙水壓力發(fā)生變化,在掘進(jìn)機(jī)通過時(shí)孔隙水壓力會(huì)有一定程度的上升,且距離管軸距離越近上升程度越大,在掘進(jìn)機(jī)通過之后再回降到正常水平。2.頂管施工時(shí)超挖量和地面荷載會(huì)對地面沉降量造成較大影響。頂管超挖量越大,地面荷載越大,則地面沉降量越大。通過工程實(shí)際監(jiān)測結(jié)果和模擬結(jié)果的對比,發(fā)現(xiàn)超挖30mm荷載10kPa模型的數(shù)值模擬結(jié)果和實(shí)際監(jiān)測結(jié)果比較吻合,且工程參數(shù)也和實(shí)際工程也比較吻合,驗(yàn)證了超挖是引起地面沉降的最主要原因。3.頂管施工時(shí)同步注漿能夠有效控制地面沉降。注漿壓力和注漿量都對注漿效果有較大影響,過大和過小對施工都是不利的,施工時(shí)應(yīng)根據(jù)具體施工情況選擇最合理的注漿壓力和注漿量,這樣才能較好的控制地面土體沉降。根據(jù)模擬結(jié)果,沉降控制效果較好的注漿壓力為頂管所在土層水壓力的1.2~2倍,注漿量為理論超挖區(qū)體積的1~1.5倍。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU990.3

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