顶管施工岩土环境效应监测与控制技术研究

发布时间：2017-11-14 04:30

  本文关键词：顶管施工岩土环境效应监测与控制技术研究

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【摘要】：顶管施工法与传统的明挖埋管施工法相比具有环境干扰小、施工效率高、综合成本低等诸多优点;同时,顶管施工具有技术复杂,安全风险大等缺点,特别是顶管施工过程及顶管施工完成后的施工影响范围内地面沉降、水平位移等,有可能导致邻近既有建筑物、构筑物、地下市政管线损伤、破坏,甚至会引起次生灾害发生,造成严重的经济与社会后果。结合开封新区铁南区陇海一路排水工程实例,对机械顶管施工对周围土体的扰动问题进行研究,通过对现场实测数据进行分析研究周围土体沉降、分层沉降以及孔隙水压力变化等规律;运用ABAQUS有限元模拟软件建立顶管掘进模型,然后将模拟结果与实际监测结果相对比,验证模型的可靠性。然后改变施工参数,研究施工技术参数优化问题,为今后类似岩土工程条件下顶管工程提供一定的理论参考和经验性指导。通过对现场监测数据和ABAQUS数值模拟结果进行分析研究,主要得出以下结论:1.顶管施工会引起地面沉降,管轴上方土体沉降量最大,距离管轴越远沉降量越小,沉降曲线基本符合Peck曲线的规律;顶管掘进机前方土体会轻微隆起,在掘进机通过后土体发生快速沉降;顶管施工引起的土体分层沉降呈现出一定的规律性,各分层监测点位的最终沉降量与其埋设深度有关,顶管施工将导致相邻土体竖向差异变形,并表现出明显的“脱空”现象,即地表沉降小于深层沉降,这将为地面变形控制带来隐患;顶管施工会使土体内的孔隙水压力发生变化,在掘进机通过时孔隙水压力会有一定程度的上升,且距离管轴距离越近上升程度越大,在掘进机通过之后再回降到正常水平。2.顶管施工时超挖量和地面荷载会对地面沉降量造成较大影响。顶管超挖量越大,地面荷载越大,则地面沉降量越大。通过工程实际监测结果和模拟结果的对比,发现超挖30mm荷载10kPa模型的数值模拟结果和实际监测结果比较吻合,且工程参数也和实际工程也比较吻合,验证了超挖是引起地面沉降的最主要原因。3.顶管施工时同步注浆能够有效控制地面沉降。注浆压力和注浆量都对注浆效果有较大影响,过大和过小对施工都是不利的,施工时应根据具体施工情况选择最合理的注浆压力和注浆量,这样才能较好的控制地面土体沉降。根据模拟结果,沉降控制效果较好的注浆压力为顶管所在土层水压力的1.2~2倍,注浆量为理论超挖区体积的1~1.5倍。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU990.3

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