大口径曲线顶管越河三维数值仿真及施工控制技术研究

发布时间：2023-01-12 21:58

　　顶管施工作为一种非开挖技术,具有施工效率高、综合成本低、环境影响小等优点,但顶管顶进使土体产生扰动进而产生地面变形是其主要缺点。我国南方地区河流众多,一些地下管廊无可避免地需要下穿河道,使得顶管施工难度大大增加,而目前国内对顶管越河施工的研究尚不够深入。本文以杭州市某顶管工程为依托,利用ABAQUS三维有限元分析软件,模拟减阻泥浆与泥水舱内工作泥浆对顶管上方土体与管道的影响,优化各种施工参数,然后利用模拟结果得出的施工参数来指导实际工程中的施工,并根据工程实际的监测结果来验证模拟所得出的规律。从中主要得出以下结论:（1）在顶管穿越河道的过程中,两边河道边坡和河底处地表沉降及管道竖向和横向的位移比河岸处要大;顶管在过河段顶进时增大注浆压力对土体与管道的位移影响更大,适当增大注浆压力可以有效减少地表沉降和管道竖向位移,但在曲线段时管道横向位移会增大,管道向远离管道曲线圆心侧方向偏移。（2）在该工程条件下,顶管在河岸下顶进时,顶管机头前方约4D（顶管机外径）范围内,土体都会扰动,在河道边坡下顶进时,土体影响范围扩大到机头前方5D范围内。顶管机头上方的土体会随着顶管继续往前顶进而迅速下沉,当继... 

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 顶管技术的发展历程
        1.1.1 早期的顶管技术
        1.1.2 走向成熟的顶管技术
    1.2 顶管施工技术研究现状
        1.2.1 管土作用研究
        1.2.2 顶管施工引起的土体变形研究
        1.2.3 顶管或盾构越河施工技术研究
    1.3 问题的提出及意义
    1.4 本文研究内容
第2章 顶管施工工艺的选择与实施
    2.1 顶管分类
        2.1.1 按顶管直径的大小划分
        2.1.2 按顶管管节的材料划分
        2.1.3 按顶进距离划分
        2.1.4 按施工顶管的埋置深度划分
        2.1.5 按顶管的轴线划分
        2.1.6 按顶管掘进机的作业形式划分
    2.2 依托工程
        2.2.1 工程概况
        2.2.2 工程地质及水文条件
        2.2.3 工程难点
    2.3 依托工程的施工工艺
        2.3.1 顶管机型的选择
        2.3.2 顶管施工工艺流程
    2.4 本章小结
第3章 曲线顶管斜穿河流施工的三维有限元分析
    3.1 引言
    3.2 顶管施工引起地层移动的一般规律
        3.2.1 引起地层移动的原因
        3.2.2 地层移动的一般规律
    3.3 三维有限元模型的建立
        3.3.1 ABAQUS的简介
        3.3.2 基本假定
        3.3.3 模型的建立
        3.3.4 数值模拟的关键问题
    3.4 数值模拟结果分析
        3.4.1 对减阻泥浆注浆压力的分析
        3.4.2 对泥水舱内支护压力的分析
    3.5 本章小结
第4章 顶管施工现场监测与结果分析
    4.1 顶管施工数据
        4.1.1 减阻泥浆注浆压力施工记录
        4.1.2 泥水舱内支护压力施工记录
        4.1.3 顶管顶推力施工记录
    4.2 土体沉降监测方案
        4.2.1 基准点设置
        4.2.2 测点布置与量测频率
        4.2.3 沉降监测
        4.2.4 地面变形允许值与警戒值
    4.3 土体沉降监测结果分析
        4.3.1 顶管顶进完毕地表沉降
        4.3.2 地表横断面的沉降
    4.4 顶进施工中测量与导向
        4.4.1 平面控制网的建立
        4.4.2 直线段顶进测量
        4.4.3 曲线段顶进测量
        4.4.4 顶进管道的允许偏差
        4.4.5 顶管纠偏
    4.5 管道偏差
        4.5.1 管道内底高程偏差监测记录
        4.5.2 管道水平轴线偏差监测记录
    4.6 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
附录
致谢
攻读学位期间参加的科研项目和成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]土体扰动变形对河道护岸的影响研究[J]. 龚瑜.  城市道桥与防洪. 2017(09)
[2]天然气管道曲线式顶管穿越富春江[J]. 程梦鹏,李胜新,廖萧,李龙,姜涛.  石油工程建设. 2016(06)
[3]盾构隧道穿越河流施工技术[J]. 王晨丽.  石家庄铁路职业技术学院学报. 2016(03)
[4]超大直径顶管穿越河道浅覆土时的施工技术研究[J]. 朱新华,毛海明,黄金明,赵国强.  建筑施工. 2014(02)
[5]群桩施工全过程数值模拟[J]. 陈隆,叶涛,龚维明,童小东.  工业建筑. 2010(S1)
[6]重叠隧道上覆地层变形规律分析[J]. 黄俊,张顶立,徐桂珍.  岩土力学. 2007(12)
[7]盾构法地铁隧道施工引起的地表变形分析[J]. 李曙光,方理刚,赵丹.  中国铁道科学. 2006(05)
[8]隧道开挖引起土层沉降槽曲线形态的分析与计算[J]. 姜忻良,赵志民,李园.  岩土力学. 2004(10)
[9]顶管施工环境影响的有限元计算分析[J]. 冯海宁,龚晓南,徐日庆.  岩石力学与工程学报. 2004(07)
[10]顶管施工引起的土体扰动理论分析及试验研究[J]. 魏纲,徐日庆,屠玮.  岩石力学与工程学报. 2004(03)

博士论文
[1]顶管工程土与结构的性状及理论研究[D]. 魏纲.浙江大学 2005

硕士论文
[1]顶管施工对周围土体扰动范围影响研究[D]. 刘营.郑州大学 2016
[2]顶管施工岩土环境效应监测与控制技术研究[D]. 孙宇赫.郑州大学 2016
[3]深厚软土地铁区间隧道下穿既有河道施工技术研究[D]. 陈金浦.浙江工业大学 2015
[4]顶管施工引起的地层移动与变形控制研究[D]. 吴修锋.南京工业大学 2004



本文编号：3730510