大直径泥水式顶管施工参数的数值分析.pdf

《大直径泥水式顶管施工参数的数值分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、10.3969/j.issn.1004-4655.2012.03.022大直径泥水式顶管施工参数的数值分析王新上海市城市建设设计研究总院，上海200125摘要：大直径泥水式顶管的施工参数选择不当将严重影响周边环境的安全。为探究各施工参数的影响程度，借助数值分析软件建立初始模型对顶管施工进行数值模拟，并通过控制变量对顶管施工的覆土深度、泥水压力、管径等参数进行影响因素分析。分析结果表明：随覆土深度的增加，地表沉降量逐渐减小。但当覆土＞1.6D(1D=2.8m)，地表最大沉降变化不大；开挖面稳定的前提下，减少泥水压力更利于地表变形控制；随着开挖直径的增大，地表最大沉降呈增加趋势，而轴线

2、2D外出现较明显的隆起并逐渐增大；结构稳定前提下，管节厚度对地表沉降造成的影响不明显。泥水式；顶管施工；数值模拟；参数分析TU455A1004-4655(2012)03-0062-042011-08-17作者简介：王新(1984-)，男，工学硕士，主要从事地下结构工程设计及相关科研工作。一r_一，’⋯．T．一图5不同覆土Y=21r中圄彳丛工婀王新：大直径泥水式顶管施工参数的数值分析2012年第3期[K]{舡}；={Ⅳ}i+{馘}；(3)式中：[捌为单元刚度矩阵；{4‘‘}。为节点位移；{4厂}；为初始边界荷载或第i次开挖边界释放等效节点力矩阵，{4名}；为由塑性应变引起的附加等效节

3、点力矩阵旧。1。2．2模型建立运用数值软件建立三维模型，网格划分见图2。x轴为垂直顶进方向(一25—2．5m)，y轴为平行顶进方向(0～90m)，z轴为土体深度方向(一40-0m)。顶管隧道外径2．8m，结构厚度0．028m，中心埋深为7．9m。在不排水条件下模拟开挖，且地下水位取为一1．0m。为简化分析，模拟中对土层进行了加权平均(即采用等效土层)，计算材料参数见表1。模拟中，开挖面泥水压力为0．25MPa均布力；考虑注浆材料填充，但不考虑注浆压力；将隧道周围土层与浆液的混合体等代为一种弱化土层即等代层H1模拟地层损失。圈2计算模型网格表1模型中土层计算材料参数l

4、I毖喾L7等效

5、天然容重／层厚／黏聚力／摩擦角／模量／土层kN．m一3kPh(。)MPaLI18．52．O18105．OL219．O3．06156．OL3加．02．933316．5L417．02．91274．51．3加．O4．252512．OL6加．05．043519．0L719．0lO．O272045．O2．3计算结果图3为顶进距离45111时地表沉降云图。从图3中可见，顶管隧道施工后地表产生明显的沉降槽。圈3顶进45m时地裹沉降图4为不同顶进距离(y)时隧道轴线地表纵向沉降曲线。从图4中可见，工具管前方3m处地表有微量沉降，工具管前方6in处地表有少量隆起；当工具管到达，沉降值加大，远离6m后

6、沉降值变化不大。监测点在纵向的受影响范围为一3-6m，即一1．1—2．ID。2()_2l_4＼世一6嚣一8一l《J—12▲Z▲5“30j04-'描)40u00／2／为“yU顶进距离y，111钿4隧道轴线地裹纵向沉降曲线从以上可知，所建初始模型基本能够模拟顶管施工的力学行为。3影响因素分析3．1覆土深度基于初始模型，将整个模型土质设定为13层。改变覆土厚度分别为1．5、4．5、6．5、10．0m，其他参数不变，在此基础上完成顶管隧道施工的仿真。图5为不同覆土下工具管远离66m时y=21m处地表横向沉降曲线。从图5中可见，覆土=10．0m(3．6D)时，地表主要表现出沉降；当覆土变浅，

7、隧道周围土体沉降减小并逐渐隆起；当覆土<2．8m(1D)时，隧道周围土体成整体隆起状态。不同覆土下地表横向沉降影响范围为一10—10m(一3．6—3．6D)。：：8要。6逝2斌三：：苫l6奏：_6-3l·’·Ij／覆士I5m[，，、、多土45}⋯pF：

8、：ij；落氯嚣1．53．04．56．07．59．010．5覆土深度／mb)地表最大沉降与覆土关系圈5不同覆土Y=21m处地表沉降唪造成的影响很少。@@[1]傅德明，楼如岳.泥水平衡顶管施工及参数研究[J].岩石力学与工程学报，2003(增1)：2493-2501.@@[2]周维垣.高等岩石力学[M].北京：中国水利水电出版社，198

9、9.@@[3]于学馥，郑颖人，刘怀恒，等.地下工程围岩稳定分析[M].北京：煤炭工业出版社，1983.@@[4]张云，殷宗泽，徐永福.盾构法隧道引起的地表变形分析[J].岩石力学与工程学报，2002，21(3):388-392.景观，确保生态景观得到可持续发展。