頂管施工技術(shù)作為一種非開(kāi)挖的地下管道施工方法,由于其成本低、對(duì)周?chē)h(huán)境影響小、施工周期短等優(yōu)勢(shì),近年來(lái)被廣泛地運(yùn)用在城市地下空間開(kāi)發(fā)工程中,但目前我國(guó)對(duì)于濱海地區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件下淺覆土超大矩形斷面頂管施工經(jīng)驗(yàn)較少,施工時(shí)多以深覆土小斷面的矩形頂管施工經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)。本文以福州市白馬路下穿矩形頂管工程為背景,通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)、數(shù)值模擬、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)相結(jié)合的研究方法對(duì)濱海地區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件下淺覆土超大矩形斷面頂管工程的減摩泥漿配合比和施工參數(shù)展開(kāi)研究。主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:(1)通過(guò)設(shè)計(jì)不同配合比的減摩泥漿進(jìn)行泥漿性能試驗(yàn),得到膨潤(rùn)土和聚丙烯酰胺對(duì)泥漿性能的影響規(guī)律,結(jié)合福州市白馬路下穿超大矩形斷面頂管工程,進(jìn)行泥漿配合比優(yōu)化和減摩效果測(cè)試模型試驗(yàn),得到工程場(chǎng)地條件下淤泥地層頂管施工的優(yōu)質(zhì)減摩泥漿的配合比是膨潤(rùn)土:水=1:9,砂土地層中的優(yōu)化減摩泥漿配合比是膨潤(rùn)土:聚丙烯酰胺:水=1:0.00625:11.494和膨潤(rùn)土:聚丙烯酰胺:水=1:0.0125:11.487。(2)總結(jié)前人對(duì)頂管法施工數(shù)值模擬經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)有限元模擬頂管施工的方法進(jìn)行優(yōu)化,結(jié)合無(wú)注漿工況下的頂管施工,分析了減摩注漿的作用機(jī)理。通過(guò)對(duì)土體擾動(dòng)的規(guī)律分析得到地表沉降槽曲線呈正態(tài)分布,距管徑4倍以外可忽略頂管施工的影響。(3)對(duì)不同掌子面支護(hù)力、不同漿液特性、不同注漿壓力條件下的頂管施工過(guò)程進(jìn)行了三維有限元數(shù)值模擬,得到以下幾點(diǎn)結(jié)論:1)掌子面上采用梯度的面力荷載形式可有效地減小頂管施工對(duì)土體的擾動(dòng),而且當(dāng)掌子面上支護(hù)壓力小于側(cè)向靜止土壓力值時(shí),掌子面前方土體出現(xiàn)沉降,當(dāng)支護(hù)壓力大于1倍的靜止土壓力值時(shí),土體隆起量主要發(fā)生在掌子面前方2B(B為矩形頂管高度或?qū)挾鹊妮^大者)范圍內(nèi),最大隆起量均在掌子面前方5m處;2)頂管底部外壁面受到摩阻力最大,頂管上方受到的摩阻力較小,頂管兩側(cè)受到的平均摩阻力大于頂管上方受到的摩阻力;3)注漿壓力小于上覆土重時(shí),頂管上方土體沉降大,特別是離開(kāi)挖區(qū)域較近的土體,但若注漿壓力大于1.1倍上覆土重,則會(huì)導(dǎo)致地表出現(xiàn)較大的隆起變形。(4)通過(guò)對(duì)福州市白馬路下穿矩形頂管工程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析,在路面車(chē)輛行車(chē)荷載的作用下,頂管施工引起的沉降變形并非完全左右對(duì)稱;頂管施工中設(shè)定的土壓力過(guò)大會(huì)導(dǎo)致前方路面隆起,設(shè)定的土壓力過(guò)小會(huì)導(dǎo)致前方路面沉降;頂管施工過(guò)程中長(zhǎng)時(shí)間停工和開(kāi)槽會(huì)導(dǎo)致后續(xù)重新頂進(jìn)時(shí)阻力增大、頂進(jìn)困難且產(chǎn)生較大的土體擾動(dòng)。通過(guò)對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析驗(yàn)證了優(yōu)化有限元數(shù)值模擬的可行性和有效性,從而驗(yàn)證了本文提出的優(yōu)化工程設(shè)計(jì)和施工參數(shù)的正確性。
【學(xué)位單位】：福建工程學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TU990.3
【部分圖文】：

膨潤(rùn)土分子結(jié)構(gòu)式

泥漿漏斗粘度測(cè)定圖

泥漿失水量及泥膜厚度測(cè)定圖
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2837647