顶管施工对新型复合装配式支护工作井的力学响应分析

由于传统的支护结构在顶管施工中会出现难以预留顶管施工孔洞、沉井倾斜及支护结构承载力不足等问题,严重影响顶管施工的效率和安全性。针对此类问题,提出了一种适用于顶管工作井的新型型钢-高聚物复合装配式支护结构。通过实际工程现场试验和有限元数值模拟相结合的方法,对顶管施工过程中工作井周围的土体沉降变形和支护结构的力学响应进行了分析,并验证了新型支护结构用于顶管施工的可靠性,最后通过正交模拟试验得到了影响工作井支护结构力学性能的主控因素。结果表明,支护桩桩间距是影响新型支护结构力学性能的主控因素,且在短距离顶管过程中,工作井周围土体均有不同程度的沉降,且顶进方向地表沉降最大,侧墙方向地表沉降最小,且对地表沉降的影响范围约为顶进距离的2.7倍。并且,支护桩的应力随管-土界面摩阻力的增大而增大,入洞口位置支护桩的应力最大。在长距离顶管施工中,顶管前期,顶进面应力较大,随着顶进距离的增大,侧墙和后背墙应力增大,高于顶进面。该研究成果可为顶管工作井新型支护结构的优化设计提供有利的建议。