我國經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步,帶動了城鎮(zhèn)化進程不斷推進,也推動了頂管施工技術(shù)的快速發(fā)展。然而要想完全避免頂管施工對周圍土體產(chǎn)生影響是很困難的。如果頂管施工控制不當(dāng),將會危害周圍環(huán)境,尤其是在土體結(jié)構(gòu)較差的深厚軟土地層中的頂管施工必須給予高度重視。因此,本文依托溫州市上田220kv變電站異地改造工程的三垟濕地段電力管廊頂管工程,借助FLAC 3D軟件對穿越深厚軟土地層的頂管施工進行數(shù)值模擬研究,可以為此工程項目施工及類似工程施工提供指導(dǎo)與參考。本文的主要研究工作及得出結(jié)論包括:(1)通過查閱相關(guān)文獻并結(jié)合現(xiàn)場實踐經(jīng)驗,對頂管施工引起土體擾動與地面變形機理進行了分析,認為導(dǎo)致土體擾動與地面變形的主要原因是地層損失。(2)結(jié)合地勘報告,分析了頂管施工現(xiàn)場的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)的特性,通過UU三軸試驗獲得軟土的抗剪強度指標(biāo),依據(jù)制定的監(jiān)測方案對深厚軟土地層中頂管施工引起的地面沉降進行監(jiān)測,得出地面沉降規(guī)律。(3)借助FLAC 3D軟件建立數(shù)值模型對頂管施工進行模擬,研究了地面沉降規(guī)律,并將結(jié)果與頂管施工現(xiàn)場監(jiān)測的沉降規(guī)律進行對比,結(jié)果表明:模擬的沉降曲線與監(jiān)測的地面沉降曲線基本吻合,驗證了模型的準(zhǔn)確性。(4)基于原有的數(shù)值分析模型,分析了土體水平位移變化規(guī)律,土體水平位移的最大值位于頂管軸線埋深處;位于管道頂部與底部埋深處的土體水平位移為2.96mm和3.16mm。開挖面距測點前2D時,土體水平位移出現(xiàn)顯著增加;開挖面距測點后2D時,土體水平位移增加速率逐漸減小,最終位移值趨于穩(wěn)定。(5)基于原有的數(shù)值分析模型,改變頂管的管徑、埋深和土層的彈性模量,頂管施工引起的土體沉降規(guī)律均未改變,最大沉降值出現(xiàn)在頂管拱頂,最大隆起值出現(xiàn)在頂管拱底。減小頂管管徑或者增大管節(jié)埋深都可以減少土體擾動,降低地面變形值。土體彈性模量越大,土體剛度越大,土體的承載能力與抵抗變形的能力也就越大,更有助于減少土體擾動,降低地面變形值。
【學(xué)位單位】：河北工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：TM75;TU433
【部分圖文】：

第2章頂管施工引起土體擾動與地面變形理論分析15接收井是頂管機頭接收井，必須保證定位準(zhǔn)確，在頂管施工階段避免出現(xiàn)較大變形。連續(xù)多段頂管施工時，為施工方便快捷，接收井即可作為始發(fā)井也可作為接收井，但在設(shè)計時必須加固、空間加大滿足始發(fā)井施工的要求。沉井施工與工作井設(shè)備安裝如圖2-2、圖2-3所示。圖2-2沉井施工圖2-3工作井安放設(shè)備Fig.2-2OpencaissonconstructionFig.2-3Installationofequipmentintheworkingwell（2）止水圈止水圈設(shè)置在預(yù)留洞口和管節(jié)接口處，防止在頂管施工時出現(xiàn)地下水、泥漿、流沙等滲入始發(fā)井、接收井和管節(jié)的現(xiàn)象。止水圈應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件和水文特點設(shè)置，在地質(zhì)條件差、地下水位高、水壓大、埋深10m以上等不利地下施工的條件下，應(yīng)采用兩道止水圈，工程中多采用橡膠法蘭式止水圈。（3）頂管機頂管機是頂管施工的掘進裝置，安放在最前端主要負責(zé)挖土。頂管機的形式多種多樣，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場工程地質(zhì)條件、施工方法和施工工藝選擇合適的頂管機。目前，主流的頂管機主要有泥水平衡式頂管機、土壓平衡式頂管機、氣壓平衡式頂管機。泥水平衡式頂管機是利用泥水倉的壓力和頂推力來平衡地下水壓力和土體壓力，利用泥水將土輸送出去的大斷面切削土體的施工機械。土壓平衡式頂管機是使用土倉內(nèi)的土壓力和頂推力來平衡地下水壓力和土體壓力，以及嚴格控制輸土量維持平衡的一種大斷面切削土體的施工機械。氣壓平衡式頂管機利用氣體壓力維持掌子面平衡的大斷面切削土體的施工機械。（4）主頂裝置頂管法施工的主頂裝置由液壓千斤頂、輸送油管、操作室和液壓油泵組成。液壓千斤頂一般成雙數(shù)左右對稱分布在管道周邊，從而保證管道均勻受力防止偏移，如圖2-4所示。機組人員通過控制液壓千斤頂?shù)纳扉L和收縮，控制頂管機的

第2章頂管施工引起土體擾動與地面變形理論分析15接收井是頂管機頭接收井，必須保證定位準(zhǔn)確，在頂管施工階段避免出現(xiàn)較大變形。連續(xù)多段頂管施工時，為施工方便快捷，接收井即可作為始發(fā)井也可作為接收井，但在設(shè)計時必須加固、空間加大滿足始發(fā)井施工的要求。沉井施工與工作井設(shè)備安裝如圖2-2、圖2-3所示。圖2-2沉井施工圖2-3工作井安放設(shè)備Fig.2-2OpencaissonconstructionFig.2-3Installationofequipmentintheworkingwell（2）止水圈止水圈設(shè)置在預(yù)留洞口和管節(jié)接口處，防止在頂管施工時出現(xiàn)地下水、泥漿、流沙等滲入始發(fā)井、接收井和管節(jié)的現(xiàn)象。止水圈應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件和水文特點設(shè)置，在地質(zhì)條件差、地下水位高、水壓大、埋深10m以上等不利地下施工的條件下，應(yīng)采用兩道止水圈，工程中多采用橡膠法蘭式止水圈。（3）頂管機頂管機是頂管施工的掘進裝置，安放在最前端主要負責(zé)挖土。頂管機的形式多種多樣，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場工程地質(zhì)條件、施工方法和施工工藝選擇合適的頂管機。目前，主流的頂管機主要有泥水平衡式頂管機、土壓平衡式頂管機、氣壓平衡式頂管機。泥水平衡式頂管機是利用泥水倉的壓力和頂推力來平衡地下水壓力和土體壓力，利用泥水將土輸送出去的大斷面切削土體的施工機械。土壓平衡式頂管機是使用土倉內(nèi)的土壓力和頂推力來平衡地下水壓力和土體壓力，以及嚴格控制輸土量維持平衡的一種大斷面切削土體的施工機械。氣壓平衡式頂管機利用氣體壓力維持掌子面平衡的大斷面切削土體的施工機械。（4）主頂裝置頂管法施工的主頂裝置由液壓千斤頂、輸送油管、操作室和液壓油泵組成。液壓千斤頂一般成雙數(shù)左右對稱分布在管道周邊，從而保證管道均勻受力防止偏移，如圖2-4所示。機組人員通過控制液壓千斤頂?shù)纳扉L和收縮，控制頂管機的

河北工程大學(xué)碩士學(xué)位論文16（5）頂鐵頂管施工采用的頂鐵通常有環(huán)形、弧形和馬蹄形三種形式，環(huán)形頂鐵的主要作用是把液壓千斤頂提供的頂力均勻的作用在管道，防止管道周邊不均受力導(dǎo)致破損�；⌒魏婉R蹄形頂鐵的主要作用是增加主頂設(shè)備的行程和管道長度。根據(jù)頂管機的種類選擇合適的頂鐵，環(huán)形頂鐵一般用于泥水平衡式頂管機，如圖2-5所示。圖2-4對稱放置的千斤頂圖2-5吊放環(huán)形頂鐵Fig.2-4SymmetricaljackFig.2-5Liftringtopiron（6）井內(nèi)導(dǎo)軌井內(nèi)導(dǎo)軌安放在井底鋼結(jié)構(gòu)之上，采用兩根對稱的工字鋼和枕木焊接而成，并用鋼筋與井壁相連，使之固定。井內(nèi)導(dǎo)軌的主要作用為管道和頂管機提供導(dǎo)向，減少軸線偏差；為頂管機、管節(jié)、頂鐵的安放提供支撐，如圖2-6所示。圖2-6井內(nèi)導(dǎo)軌圖2-7井內(nèi)后靠背Fig.2-6BoreholeguideFig.2-7Backrestinwell（7）后背墻后背墻主要承受頂管過程中液壓千斤頂?shù)姆醋饔昧�，并把反力擴散到井周圍土體中的部件，如圖2-7所示。后背墻的結(jié)構(gòu)因始發(fā)井的形狀、建造方式不同而有所差異，由鋼筋混凝土樁、鋼板樁建造的始發(fā)井內(nèi)，在井壁與液壓千斤頂之間澆筑
【參考文獻】

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1 何橋;葉明亮;田凱;茍巧妮;;淺埋暗挖隧道施工過程數(shù)值模擬分析[J];水利與建筑工程學(xué)報;2015年06期

2 王日東;;矩形頂管施工引起的土體變形計算方法研究[J];佳木斯大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2014年05期

3 劉建龍;;近間距多線平行頂管施工相互影響的試驗研究[J];中國農(nóng)村水利水電;2013年01期

4 馬險峰;余龍;李向紅;;不同下臥層盾構(gòu)隧道長期沉降離心模型試驗[J];地下空間與工程學(xué)報;2010年01期

5 姜忻良,趙志民;鏡像法在隧道施工土體位移計算中的應(yīng)用[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2005年06期

6 姜忻良,趙志民,李園;隧道開挖引起土層沉降槽曲線形態(tài)的分析與計算[J];巖土力學(xué);2004年10期

7 沈培良,張海波,殷宗澤;上海地區(qū)地鐵隧道盾構(gòu)施工地面沉降分析[J];河海大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2003年05期

8 房營光,莫海鴻,張傳英;頂管施工擾動區(qū)土體變形的理論與實測分析[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2003年04期

9 孫鈞,袁金榮;盾構(gòu)施工擾動與地層移動及其智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測[J];巖土工程學(xué)報;2001年03期

10 張慶賀,朱忠隆,楊俊龍,朱繼文;盾構(gòu)推進引起土體擾動理論分析及試驗研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;1999年06期

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1 楊貴陽;富水環(huán)境矩形頂管施工地層變形特性研究[D];西安建筑科技大學(xué);2018年

2 徐勝勇;五溝煤礦含水層下1016里工作面開采可行性研究[D];安徽建筑大學(xué);2017年

3 代志勇;城市地下工程頂管法施工對既有構(gòu)筑物影響的研究[D];北京交通大學(xué);2017年

4 張?zhí)?非開挖頂管工程對既有城市道路路基穩(wěn)定性影響的研究[D];山東建筑大學(xué);2017年

5 劉營;頂管施工對周圍土體擾動范圍影響研究[D];鄭州大學(xué);2016年

6 曹明明;頂管施工引起的地表沉降問題研究[D];河南工業(yè)大學(xué);2016年

7 孫博;復(fù)雜地質(zhì)條件下大管徑長距離頂管工程綜合研究[D];西安建筑科技大學(xué);2016年

8 吳勇;矩形頂管施工的環(huán)境效應(yīng)研究[D];浙江大學(xué);2016年

9 李東風(fēng);頂管隧道施工引起地表沉降的有限元法分析[D];安徽理工大學(xué);2015年

10 劉浩航;頂管上穿施工對既有地鐵隧道的影響分析[D];湘潭大學(xué);2014年

本文編號：2859021