我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步,帶動(dòng)了城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷推進(jìn),也推動(dòng)了頂管施工技術(shù)的快速發(fā)展。然而要想完全避免頂管施工對(duì)周圍土體產(chǎn)生影響是很困難的。如果頂管施工控制不當(dāng),將會(huì)危害周圍環(huán)境,尤其是在土體結(jié)構(gòu)較差的深厚軟土地層中的頂管施工必須給予高度重視。因此,本文依托溫州市上田220kv變電站異地改造工程的三垟濕地段電力管廊頂管工程,借助FLAC 3D軟件對(duì)穿越深厚軟土地層的頂管施工進(jìn)行數(shù)值模擬研究,可以為此工程項(xiàng)目施工及類似工程施工提供指導(dǎo)與參考。本文的主要研究工作及得出結(jié)論包括:(1)通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),對(duì)頂管施工引起土體擾動(dòng)與地面變形機(jī)理進(jìn)行了分析,認(rèn)為導(dǎo)致土體擾動(dòng)與地面變形的主要原因是地層損失。(2)結(jié)合地勘報(bào)告,分析了頂管施工現(xiàn)場(chǎng)的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)的特性,通過UU三軸試驗(yàn)獲得軟土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo),依據(jù)制定的監(jiān)測(cè)方案對(duì)深厚軟土地層中頂管施工引起的地面沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè),得出地面沉降規(guī)律。(3)借助FLAC 3D軟件建立數(shù)值模型對(duì)頂管施工進(jìn)行模擬,研究了地面沉降規(guī)律,并將結(jié)果與頂管施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的沉降規(guī)律進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明:模擬的沉降曲線與監(jiān)測(cè)的地面沉降曲線基本吻合,驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。(4)基于原有的數(shù)值分析模型,分析了土體水平位移變化規(guī)律,土體水平位移的最大值位于頂管軸線埋深處;位于管道頂部與底部埋深處的土體水平位移為2.96mm和3.16mm。開挖面距測(cè)點(diǎn)前2D時(shí),土體水平位移出現(xiàn)顯著增加;開挖面距測(cè)點(diǎn)后2D時(shí),土體水平位移增加速率逐漸減小,最終位移值趨于穩(wěn)定。(5)基于原有的數(shù)值分析模型,改變頂管的管徑、埋深和土層的彈性模量,頂管施工引起的土體沉降規(guī)律均未改變,最大沉降值出現(xiàn)在頂管拱頂,最大隆起值出現(xiàn)在頂管拱底。減小頂管管徑或者增大管節(jié)埋深都可以減少土體擾動(dòng),降低地面變形值。土體彈性模量越大,土體剛度越大,土體的承載能力與抵抗變形的能力也就越大,更有助于減少土體擾動(dòng),降低地面變形值。
【學(xué)位單位】：河北工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：TM75;TU433
【部分圖文】：

第2章頂管施工引起土體擾動(dòng)與地面變形理論分析15接收井是頂管機(jī)頭接收井，必須保證定位準(zhǔn)確，在頂管施工階段避免出現(xiàn)較大變形。連續(xù)多段頂管施工時(shí)，為施工方便快捷，接收井即可作為始發(fā)井也可作為接收井，但在設(shè)計(jì)時(shí)必須加固、空間加大滿足始發(fā)井施工的要求。沉井施工與工作井設(shè)備安裝如圖2-2、圖2-3所示。圖2-2沉井施工圖2-3工作井安放設(shè)備Fig.2-2OpencaissonconstructionFig.2-3Installationofequipmentintheworkingwell（2）止水圈止水圈設(shè)置在預(yù)留洞口和管節(jié)接口處，防止在頂管施工時(shí)出現(xiàn)地下水、泥漿、流沙等滲入始發(fā)井、接收井和管節(jié)的現(xiàn)象。止水圈應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件和水文特點(diǎn)設(shè)置，在地質(zhì)條件差、地下水位高、水壓大、埋深10m以上等不利地下施工的條件下，應(yīng)采用兩道止水圈，工程中多采用橡膠法蘭式止水圈。（3）頂管機(jī)頂管機(jī)是頂管施工的掘進(jìn)裝置，安放在最前端主要負(fù)責(zé)挖土。頂管機(jī)的形式多種多樣，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)條件、施工方法和施工工藝選擇合適的頂管機(jī)。目前，主流的頂管機(jī)主要有泥水平衡式頂管機(jī)、土壓平衡式頂管機(jī)、氣壓平衡式頂管機(jī)。泥水平衡式頂管機(jī)是利用泥水倉(cāng)的壓力和頂推力來平衡地下水壓力和土體壓力，利用泥水將土輸送出去的大斷面切削土體的施工機(jī)械。土壓平衡式頂管機(jī)是使用土倉(cāng)內(nèi)的土壓力和頂推力來平衡地下水壓力和土體壓力，以及嚴(yán)格控制輸土量維持平衡的一種大斷面切削土體的施工機(jī)械。氣壓平衡式頂管機(jī)利用氣體壓力維持掌子面平衡的大斷面切削土體的施工機(jī)械。（4）主頂裝置頂管法施工的主頂裝置由液壓千斤頂、輸送油管、操作室和液壓油泵組成。液壓千斤頂一般成雙數(shù)左右對(duì)稱分布在管道周邊，從而保證管道均勻受力防止偏移，如圖2-4所示。機(jī)組人員通過控制液壓千斤頂?shù)纳扉L(zhǎng)和收縮，控制頂管機(jī)的

第2章頂管施工引起土體擾動(dòng)與地面變形理論分析15接收井是頂管機(jī)頭接收井，必須保證定位準(zhǔn)確，在頂管施工階段避免出現(xiàn)較大變形。連續(xù)多段頂管施工時(shí)，為施工方便快捷，接收井即可作為始發(fā)井也可作為接收井，但在設(shè)計(jì)時(shí)必須加固、空間加大滿足始發(fā)井施工的要求。沉井施工與工作井設(shè)備安裝如圖2-2、圖2-3所示。圖2-2沉井施工圖2-3工作井安放設(shè)備Fig.2-2OpencaissonconstructionFig.2-3Installationofequipmentintheworkingwell（2）止水圈止水圈設(shè)置在預(yù)留洞口和管節(jié)接口處，防止在頂管施工時(shí)出現(xiàn)地下水、泥漿、流沙等滲入始發(fā)井、接收井和管節(jié)的現(xiàn)象。止水圈應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件和水文特點(diǎn)設(shè)置，在地質(zhì)條件差、地下水位高、水壓大、埋深10m以上等不利地下施工的條件下，應(yīng)采用兩道止水圈，工程中多采用橡膠法蘭式止水圈。（3）頂管機(jī)頂管機(jī)是頂管施工的掘進(jìn)裝置，安放在最前端主要負(fù)責(zé)挖土。頂管機(jī)的形式多種多樣，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)條件、施工方法和施工工藝選擇合適的頂管機(jī)。目前，主流的頂管機(jī)主要有泥水平衡式頂管機(jī)、土壓平衡式頂管機(jī)、氣壓平衡式頂管機(jī)。泥水平衡式頂管機(jī)是利用泥水倉(cāng)的壓力和頂推力來平衡地下水壓力和土體壓力，利用泥水將土輸送出去的大斷面切削土體的施工機(jī)械。土壓平衡式頂管機(jī)是使用土倉(cāng)內(nèi)的土壓力和頂推力來平衡地下水壓力和土體壓力，以及嚴(yán)格控制輸土量維持平衡的一種大斷面切削土體的施工機(jī)械。氣壓平衡式頂管機(jī)利用氣體壓力維持掌子面平衡的大斷面切削土體的施工機(jī)械。（4）主頂裝置頂管法施工的主頂裝置由液壓千斤頂、輸送油管、操作室和液壓油泵組成。液壓千斤頂一般成雙數(shù)左右對(duì)稱分布在管道周邊，從而保證管道均勻受力防止偏移，如圖2-4所示。機(jī)組人員通過控制液壓千斤頂?shù)纳扉L(zhǎng)和收縮，控制頂管機(jī)的

河北工程大學(xué)碩士學(xué)位論文16（5）頂鐵頂管施工采用的頂鐵通常有環(huán)形、弧形和馬蹄形三種形式，環(huán)形頂鐵的主要作用是把液壓千斤頂提供的頂力均勻的作用在管道，防止管道周邊不均受力導(dǎo)致破損�；⌒魏婉R蹄形頂鐵的主要作用是增加主頂設(shè)備的行程和管道長(zhǎng)度。根據(jù)頂管機(jī)的種類選擇合適的頂鐵，環(huán)形頂鐵一般用于泥水平衡式頂管機(jī)，如圖2-5所示。圖2-4對(duì)稱放置的千斤頂圖2-5吊放環(huán)形頂鐵Fig.2-4SymmetricaljackFig.2-5Liftringtopiron（6）井內(nèi)導(dǎo)軌井內(nèi)導(dǎo)軌安放在井底鋼結(jié)構(gòu)之上，采用兩根對(duì)稱的工字鋼和枕木焊接而成，并用鋼筋與井壁相連，使之固定。井內(nèi)導(dǎo)軌的主要作用為管道和頂管機(jī)提供導(dǎo)向，減少軸線偏差；為頂管機(jī)、管節(jié)、頂鐵的安放提供支撐，如圖2-6所示。圖2-6井內(nèi)導(dǎo)軌圖2-7井內(nèi)后靠背Fig.2-6BoreholeguideFig.2-7Backrestinwell（7）后背墻后背墻主要承受頂管過程中液壓千斤頂?shù)姆醋饔昧�，并把反力擴(kuò)散到井周圍土體中的部件，如圖2-7所示。后背墻的結(jié)構(gòu)因始發(fā)井的形狀、建造方式不同而有所差異，由鋼筋混凝土樁、鋼板樁建造的始發(fā)井內(nèi)，在井壁與液壓千斤頂之間澆筑
【參考文獻(xiàn)】

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4 張?zhí)?非開挖頂管工程對(duì)既有城市道路路基穩(wěn)定性影響的研究[D];山東建筑大學(xué);2017年

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本文編號(hào)：2859021