隧道围岩管幕冻结组合预加固中的管幕施工技术研究

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1、■‘＿？‘．？：？‘‘‘－‘‘‘、■，‘＿；“‘－．．？－．＇－？．Ｃ－？？？．？，．，‘■‘“＇－、－．广东工业大学硕士学位论文（工程硕士）隧道围岩管幕冻结组合预加固中的管幕施工技术研究—．－龙兵？ｉ？ｉＷＷｖ．．．Ｐ－“‘二〇一五年五月■‘■－■■，■－．．，．．．？‘－－．；．．？１１８４５分类号：学校代号：ＵＤＣ：密级：学号：２１１１２０９０７９广东工业大学硕士学位论文（工程硕士）隧

2、道围岩管幕冻结组合预加固中的管幕施工技术研究龙兵指导教师姓名、职称：吉小明副教授专业或领域名称：建筑与土木工程学生所属学院：土木与交通工程论文答辩日期：２０１５年５月ＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＧｕａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆｇＴｅｃｈｎｏｌｏｆｏｒｔｈｅＤｅｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｙｇｇｇ（ＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎ）ｇｇＳｔｕｄｙｏｎｐｉｐｅｒｏｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｔｈｅ－ｒｏｏｆ－ｃｏｍｂｉｎｅ

3、ｄｔｕｂｕｌａｒａｒｔｉｆｉｃｉａｌｒｏｕｎｄｆｒｅｅｚｉｎｇｇｒｅ－ｒｅｐｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＭａｓｔｅｒＣａｎｄｉｄａｔｅ：ＬｏｎｇＢｉｎｇＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：ＶｉｃｅＰｒｏｆ．ＪｉＸｉａｏＭｉｎｐｇＭａｙ２０１５ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｕａｎｇｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＧｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ，５１０００６摘要随着我国道路交通的不断发展一，为隧

4、道施工技术的提升提供了个良好的平台，发展至今險道施工方法已经多样化，管幕预加固技术作为软岩大断面險道开挖重要的一工中采用工安全辅助工法之，在越来越多的隧道施，该方法的最大特点在于施、地层适应性好以及对周围环境影响小等。港珠澳大桥拱北暗挖險道所在位置地质条件复杂、地理位置重要，采用该工法能很好的解决此类问题。由于管幕预加固施工是顶进、多根顶管，对地层会多次扰动，从而使得管幕周围土体建筑物和地下管线发生变形，过大的变形对周围建筑物和管线将是破坏性的，因此能有效预测管幕施工对地表沉降的影响，不仅可以了解管幕施工对地表变形产生的变化规律，而且可以做到提前釆取

5、预防措施，有效的预防灾害的发生。在顶管顶进过程中，，为使长距离顶管顺利完工一须要在施工过程中注入润滑装液，润滑衆液在顶管施工过程中主要有两种作用：是润滑装液可以起到润滑作用，改变管道与土体之间摩擦特性，使其由干摩擦变为湿摩擦，减小掘进阻力；二是润滑楽液还有支撑土体和填补施工间隙的作用。因此，在施工前准确确定摩擦阻力对顶管掘进机的选型和管道材料的选择有很大的帮助。顶管施工时管节之间的相互作用也非常复杂，通过有效的方式了解到管节之间的相互作用，对管幕设计和施工也是有很大的帮助。鉴于上述相关问题，本文依托港珠澳大桥拱北暗挖險道，在前人的理论分析和经

6、验总结的基础上，釆用模型试验、理论分析以及数值模拟相结合的研究方法对險道围岩管幕冻结组合预加固中的管幕施工技术进行研究，主要针对润滑叛液的减阻效应、管节之间力学行为以及管幕施工对地表沉降的影响等进行研究。具体内容如下：（１）利用简易试验装置对顶管施工常见的两种接触状态的摩擦特性进行试验研－－－土接触状态究：管润滑架液土接触状态和管，通过对试验结果进行极差分析法分析，试验反应出膨润土对减阻效果最明显，且根据试验反应的基本规律提出在实际工程中的改进方法。（２）釆用多体力学法并借助有限元软件ＡＢＡＱＵＳ进行多体模型分析，通过该方法Ｉ广东工业大学硕士

7、学位论文探讨顶管顶进时管节之间的力学行为一。研究发现管节之间的顶推力呈现出定的变化规律，进而推算出不同顶进距离下的油虹总顶力，其顶力值与工程监测数据相比基本吻合。通过对管节之间绕管轴方向的相对转动角和水平作用力研究发现，在曲线顶管一般比较小一中相对转动角，但水平作用力的影响不可忽约，同时也伴随着定的变化规律。研究表明单位面积摩擦阻力和管端正面阻力都对顶力有影响，但摩擦阻力是顶进阻力形成的主要因素。（３）结合港珠澳大桥拱北隧道的工程数据，利用ＡＢＡＱＵＳ有限元软