頂管施工引起的地層移動與變形控制研究.pdf

1、頂管作為一種現(xiàn)代化敷設管道的施工方法,越來越多地受到工程界的重視.主要原因在于它可避免施工對鐵路、交通和人流的影響、大量的土方工程及對軸線附近的建筑設施和風景區(qū)的破壞.但是,無論采用何種施工方法,地下管道工程施工都不可避免地產(chǎn)生地層運動,尤其是地面沉降.若這種地層移動與地面沉降過大,將會直接影響地下管網(wǎng)設施與地面建筑物的安全使用.本文以南京30萬立方米/日的污水處理頂管系統(tǒng)工程為背景,通過現(xiàn)場測量、力學分析、數(shù)值模擬對頂管頂進土體變形機

2、理與變形規(guī)律,影響地面變位的因素,減小對周圍環(huán)境的影響與地面變位的各種施工控制措施進行全面探討,為以后類似頂管設計與施工提供參考.具體內(nèi)容如下:1.結合大型污水管網(wǎng)工程的實際施工特點,分析了頂管施工在頂進過程中對土體擾動的力學機理及天然土體所發(fā)生應力狀態(tài)的變化.相應于原始應力狀態(tài)變化情況可將其分為幾個不同的區(qū)域.分析了擾動區(qū)應力狀態(tài)的變化、擾動區(qū)土體性質(zhì)的變化、地層移動原因及地表移動規(guī)律.2.運用MATLAB6.1程序平臺,基于MIND

3、LIN解的基本算法,編制了實用計算程序(PPJKING),結合南京城北污水收集系統(tǒng)工程W14-W16標段的頂管工程,分析在頂管頂進施工過程中,頂進正面土體在頂進荷載作用下產(chǎn)生的"拱"效應,探討起"拱"范圍與周圍土體的應力狀態(tài).利用數(shù)值擬合與圖形的明暗插補方法給出了頂進施工時土體沿任一路徑的應力分布曲線與地層移動狀態(tài)圖.3.利用ANSYS軟件對頂管施工引起地層移動進行三維有限元分析,將土體假定為理想彈塑性體,模擬分析了在正面推進力、地層損