【摘要】：隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快,頂管施工工藝在城市建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用,然而頂管施工不可避免地對(duì)周圍土體產(chǎn)生擾動(dòng),導(dǎo)致一定施工范圍內(nèi)的土體發(fā)生變形(沉降或隆起)。當(dāng)土體變形過(guò)大時(shí),將可能對(duì)周圍建筑物、地下管線等產(chǎn)生危害。如果不給予高度重視,往往給城市和人民群眾帶來(lái)不可估量的財(cái)產(chǎn)損失和安全危機(jī)。本文研究目的是通過(guò)對(duì)頂管施工引起的地面變形機(jī)理、變形因素、地面變形計(jì)算方法的研究,為工程設(shè)計(jì)、施工以及城市管理人員預(yù)測(cè)頂管施工對(duì)周圍環(huán)境可能造成的影響和危害程度提供有益參考,從而采取有效防控措施減少施工危害的發(fā)生。主要研究?jī)?nèi)容和成果包括:(1)以石家莊某頂管工程為背景,通過(guò)對(duì)頂管施工工藝原理和特點(diǎn)、土體變形機(jī)理和主要因素的分析,運(yùn)用線性回歸和最小二乘法原理,對(duì)Peck公式適用性進(jìn)行了研究。在進(jìn)行函數(shù)擬合后求得Peck公式的修正系數(shù),得到了該工程條件下土體體積損失率η和沉降槽寬度系數(shù)指數(shù)n的參考取值范圍分別為0.72%~1.13%、0.65~0.8。(2)運(yùn)用彈性力學(xué)Mindlin解計(jì)算了頂管工具管正面推進(jìn)力、工具管與周圍土體間摩擦力產(chǎn)生的地面豎向位移值,采用Sagaseta修正解析公式計(jì)算了土體損失產(chǎn)生的地面豎向位移值。分析認(rèn)為土體損失對(duì)地面變形的影響起主導(dǎo)作用,施工應(yīng)力對(duì)地面變形影響有限,影響范圍在工具管前后約20m內(nèi)。以前人的研究為基礎(chǔ),考慮橢圓非等量土體損失模型和泊松比,引用經(jīng)驗(yàn)公式參數(shù)土體損失率η和與土質(zhì)有關(guān)的沉降槽寬度系數(shù)指數(shù)n對(duì)Sagaseta解析公式進(jìn)行了修正,得到適用于硬土地區(qū)計(jì)算土體損失引起地面變形的修正解析公式。(3)采用MIDAS/GTS軟件對(duì)頂管施工引起的土體變形進(jìn)行了三維有限元數(shù)值模擬計(jì)算。研究了頂管施工周圍土體位移分布規(guī)律,并將地面豎向位移計(jì)算值與實(shí)測(cè)值進(jìn)行了對(duì)比。分析認(rèn)為在其他參數(shù)和工況不變的情況下,增加管道埋深、減小管道直徑可以降低地面沉降值,土質(zhì)越好、土體彈性模量越大、承載能力越強(qiáng),對(duì)有效控制施工引起的地面變形越有利。(4)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)擬合法、理論解析法、有限元數(shù)值分析法計(jì)算得出的結(jié)果與實(shí)測(cè)值均基本吻合,驗(yàn)證了本文計(jì)算方法的正確性。
【圖文】：

圖 2-1 泥水平衡頂管施工工藝圖、復(fù)核 頂管井施工 設(shè)備就位 工具管進(jìn)洞頂推進(jìn)頂進(jìn)出土機(jī)頭刀盤運(yùn)轉(zhuǎn)送排泥泵開(kāi)縮主頂 拆除管內(nèi)管 管節(jié)安裝 安裝管內(nèi)管井回填井施工工具管出洞出洞密封器安泥水分離棄土運(yùn)出進(jìn)洞密封器安裝

(m)γ(kN/m)(MPa)μ(MPa)φ(°)錘擊數(shù)粉質(zhì)粘土4.5 18.5 9.34 0.25 2.71 18 8 6 粉土 3.1 19.0 11.62 0.25 3.37 20 9 6 粉土7.7（4.4）19.2 12.97 0.25 3.76 21 11 10 粉土 11.0 19.1 11.85 0.25 3.56 20 11 9 3 監(jiān)測(cè)布置及實(shí)施為有效防控頂管施工引起的土體變形危害，，保證施工質(zhì)量，并利用監(jiān)行回歸分析，預(yù)測(cè)地面變形趨勢(shì)，該工程在始發(fā)井與接收井間 68m 的設(shè)了地面變形監(jiān)測(cè)斷面 22 個(gè)，斷面間距 3m，斷面編號(hào)為自始發(fā)井依-DM22。每個(gè)斷面設(shè) 7 個(gè)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)寬度 12m，編號(hào)依次為 A、B、、G，相鄰監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距 2m，其中點(diǎn) D 位于管道軸線上方，如圖 2-5監(jiān)測(cè)遵循《工程測(cè)量規(guī)范》（GB50026 93）、《精密工程測(cè)量/T15314 94）等規(guī)范，按國(guó)家二等水準(zhǔn)要求對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)管前后 20m 范圍內(nèi)加密監(jiān)測(cè)頻次。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU990.3;TU433

【參考文獻(xiàn)】

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6 張軍;;頂管施工引起地層變形的研究[J];四川建筑;2015年01期

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10 黃以春;蔡海兵;李陽(yáng);;頂管法施工對(duì)土體影響的理論分析與數(shù)值計(jì)算[J];混凝土與水泥制品;2015年01期

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2 劉煥文;頂管工程施工對(duì)周邊環(huán)境的影響分析[D];安徽建筑工業(yè)學(xué)院;2011年

3 冉紅玲;頂管施工對(duì)既有城市軌道交通路基變形影響及控制研究[D];北京交通大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2603500