大断面矩形顶管施工对地表垂直变形影响分析

基于随机介质理论和弹性力学Mindlin解,利用有限元软件构建模拟顶管法施工流程模型,分析大截面矩形顶管工序对地层扰动规律,探究其对地表垂直变形的影响。对比有限元模拟数据和现场监查结果,发现模型较准确的模拟出施工过程产生的应力波动,说明参数取值和解析解的正确性与合理性。实际工程监测显示,由于大截面矩形顶管施工,导致现场地表隆起达到28mm,超过10mm的安全控制标准值。通过监测过程分析发现,地表变形分为缓慢隆起、快速隆起、明显沉降和趋于稳定等4个阶段。其地表变形源于注浆压力、地层损失、顶管机摩擦力、后续管节摩擦力和开挖面推力的共同作用,最主要原因是注浆减摩效果不佳,引起施工机械与土体摩擦力过大,进而产生“上拱”应力。

大直径泥水盾构穿越复杂环境地表垂直变形研究

为研究大直径泥水盾构穿越复杂环境地表垂直变形规律,考虑盾构推力、盾体间隙及其填充、壁后间隙及其填充3个影响因素,提出了施工全过程地表垂直变形理论公式.结合武汉地铁盾构越江隧道工程,对大直径泥水盾构下穿棚户区施工全过程进行了三维数值模拟.公式计算结果与数值计算结果、监测值较为接近,吻合度高于Attewell修正的Peck公式.结果表明:(1)在分析大直径泥水盾构地表垂直变形时,需要充分考虑盾体间隙惰性填充材料的填充作用,可忽略盾壳与地层摩擦力的影响;(2)地表沉降沿隧道轴线变化曲线呈倒"S"形,开挖面后方26m(约两倍洞径)范围内土体变形速率极快,需及时加固;(3)同步注浆压力由0.3MPa提升至0.5MPa,可减小43.8%的最大沉降量,注浆压力适当提升对沉降控制作用十分明显.