摘要：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。

摘要：为降低顶管管壁摩阻力,顶管工程施工过程中往往需要在管壁与土体之间注入泥浆,以改变管节-土体的接触状态,使其由管节-土体全接触转变为部分管土与部分管浆接触状态。从摩擦学基本理论出发,结合既有的3种土压力计算方法,对管土部分接触状态下顶管摩阻力计算问题进行研究。通过引入有效摩擦因数来表征管节-土-泥浆的接触状态,进而在Persson接触模型的基础上,提出考虑管节-土体与管节-泥浆接触角度的有效摩擦因数计算模型,构建出一种适合于管节-土体部分接触条件下的顶管摩阻力计算方法,并开展实例验证和参数影响分析。研究结果表明:与既有方法相比,本文方法充分考虑了地质特性参数(如内摩擦角、黏聚力、容重等)、设计参数(埋深、施工间隙、管径等)及泥浆减阻效果的影响,工程适用性更强。混凝土顶管直径在0.6~4 m范围,接触角度普遍在10°~60°之间,有效摩擦因数在0.01~0.1之间变化。富水条件下,宜采用太沙基计算土压力,而对于非富水情况,则德国“ATVA 161”修正土压力模型更为适用;在采用合理的土压力模型的基础上,预测结果与实测值吻合良好,证明了该方法的适用性与有效性。

摘要：为解决郑州地铁4号线盾构区间隧道近距离下穿既有交通工程顶管群隧道变形控制问题,采用数值分析和现场监测的手段,揭示了地铁盾构隧道下穿施工对既有顶管群隧道结构变形的影响规律,建立以数值模拟为基础、以隧道管节接缝允许张开量和结构线形允许最小附加曲率半径为控制目标的既有顶管隧道沉降控制标准,并通过现场监测印证了数值计算结果的正确性和沉降控制标准制定方法的可行性。研究表明:(1)盾构以37°交角斜穿施工时,上部顶管隧道纵向沉降曲线呈现非对称特征,且施工过程中结构沉降曲线出现了一定的平移和偏转现象;(2)相对于接缝张开量控制标准,基于顶管隧道允许附加曲率的沉降控制要求相对更为严格,建议下穿施工扰动下顶管隧道最大允许沉降值取27 mm。

摘要：为了解隧道下穿富水强风化砂岩地层施工对既有铁路的影响,依托某电缆隧道下穿广深铁路工程,通过理论分析、数值模拟与现场监测开展了相关研究,并分析了具体施工措施对隧道及地表变形控制的影响。结果表明:当不考虑地表列车荷载和地层富水时,开挖及顶进力为地表沉降、隧道变形的主要影响因素;当单独考虑列车荷载或地层富水弱化作用时,列车荷载会使得下穿段地表沉降和隧道拱顶沉降增大,而地层富水弱化对隧道进出口段沉降及下穿段底部隆起影响较大;当同时考虑列车荷载和地层富水时,隧道拱顶沉降及下穿段路基沉降均会大幅增加。对比分析现场监测、Peck公式预测和数值模拟计算结果,可知数值模拟结果与不考虑地层富水弱化时的Peck公式预测结果十分吻合,但由于其未考虑加固止水措施,地表沉降大于现场监测结果。电缆隧道下穿广深铁路现场施工严格执行现场监测和变形控制措施,将地表沉降值和隧道拱顶沉降值分别控制在6 mm和10 mm之内,隧道底部隆起控制在5 mm以下,可以保障项目的顺利实施与列车的运行安全,并为同类型工程提供一定的经验参考。

摘要：矩形顶管隧道在城市地下空间的开发和利用中优势明显,但其断面越大,顶管管节设计难度越大,施工风险越高。为解决大矩形断面管节设计的难题,依托郑州市红专路下穿中州大道机动车顶管隧道工程,采用数值模拟、理论分析等方法,对设计中覆土厚度、结构尺寸等关键内容的确定方法进行研究,并介绍管节设计方案、接头和纵向连接设计等要点。研究结果表明:1)当覆土厚度不小于4 m时,沉降变形基本趋于稳定,最大沉降值为28 mm,沉降值大小安全可控。2)初步拟定断面形式后,需通过结构计算来拟定结构的尺寸,并通过施工阶段和使用阶段的计算验证其合理性。由分析可知,结构厚度初步拟定为600 mm是合理可行的,且无优化空间。3)在确保工程安全的同时,亦需充分考虑工程施工的便捷性和可操作性,需对管节预制方案、管节接头和纵向连接等做出针对性设计。

摘要：为研究超大矩形顶管隧道管片接缝间弹性密封垫防水性能,借助有限元软件Abaqus建立数值模型,探究不同接缝张开量、不同接缝错动量对于弹性密封垫防水性能的影响。结果表明:该工程三元乙丙橡胶性密封垫在接缝张开量6mm,错动量12mm时,水压1.0MPa条件下防水性能较好,不会发生渗漏水现象,且管片接缝张开量的极限值为23.323mm;随着接缝张开量的增加,弹性密封垫顶部与管片之间、弹性密封垫两侧与管片之间及弹性密封垫之间的最大接触应力均缓慢减小;随着接缝错动量的增加,弹性密封垫顶部与管片之间、弹性密封垫两侧与管片之间及弹性密封垫之间的最大接触应力均逐渐增大,且弹性密封垫两侧与混凝土管片之间的最大接触应力增幅较大(172%)。研究结论可为超大矩形顶管隧道的防水提供理论参考。

摘要：随着我国城市化建设的推进,城区内电力隧道越来越多。以某电力顶管隧道为工程背景,针对隧道建成后出现的地表大面积堆载对隧道结构受力变形影响展开分析,提出开裂后顶管隧道的处理建议,以利于日后类似问题的解决。

摘要：为研究在矩形顶管施工中砂质土和黏性土两种地层条件下泥浆的扩散半径、减阻效果,通过自行设计的试验台架,设定不同的覆土压力及浆土混合比例,进行了模拟试验。结果表明,砂土地层泥浆灌注起始压力约为4/5覆土压力,且注浆压力与扩散半径均呈线性增长;黏性土地层中注浆起始压力约为2倍覆土压力,浆液的扩散形式为劈裂渗透,渗透扩散不均匀,泥浆套成形质量较差;纯触变泥浆形成的泥浆套最大摩阻系数为0.011 8,对应的摩擦角为0.68°,随着黏土含量增大,泥浆减阻效果降低;现场实测最大顶推力比理论最大顶推力约减少60%,应用效果良好。研究成果能够有效解决矩形顶管隧道施工阻力大、小间距隧道顶进施工对既有管节的影响大等问题,具有推广应用价值。

摘要：武汉黄孝河综合管廊上穿地铁3号线区间盾构隧道,采用顶管法施工。为保证地铁运营安全,采用数值模拟计算对地表沉降和管片隆起规律进行分析,同时对水泥土搅拌桩的加固作用进行研究。结果表明,采用水泥搅拌桩进行地基加固后,顶管法施工对地表沉降和盾构管片的影响满足规范要求,为类似工程提供参考。

摘要：城市供热管道、石油管道等穿越障碍物时常采用顶管法施工,在顶管贯通后,会在顶管隧道内再进行输送供热管道、石油管道等安装施工。针对采用传统工艺时存在的管道、管口变形,管道焊接质量差、成形质量差,维护成本高等问题,通过BIM建模对传统工艺进行优化,设计了一套约束输送与支撑的装置,同时介绍了该装置的设计、制作和施工方法。经验证,施工效果较好,在提高工程质量的同时,保证了施工安全及工期,社会效益和经济效益明显,具有一定的参考价值。