土压平衡矩形顶管正面附加推力对地表隆起变形影响研究

以全国最长的大截面矩形顶管综合管廊工程为背景,基于弹性力学Mindlin解和随机介质理论,分析顶管施工对地表隆起变形的影响.研究发现:地表隆起过程可分为四个阶段,分别为缓慢隆起阶段、快速隆起阶段、沉降阶段和稳定阶段,并得到地表隆起超限主要集中在快速隆起阶段,该阶段地表快速隆起变形的主要诱因是正面附加推力,其次为顶管机摩擦力和后续管节摩擦力;刀盘挤土压力对正面附加推力影响很大,基于弹性力学Kelvin解,并引入刀盘转速比,得到大、小刀盘转速比在0~0.2范围内时对刀盘挤土压力影响很大;基于进出土平衡理论,并引入螺旋机转速比,得到它对刀盘开口处土压力影响很小,但顶进速度对刀盘开口处土压力影响很大;综合各因素得知,在矩形顶管施工参数中,刀盘转速比和顶进速度对正面附加推力影响很大,是造成地表隆起变形的主要原因.