顶管施工中的地面沉降及其估算

分析了软土地层中顶管开挖引起的地面沉降及沉降槽形状预测方法．对沉降曲线的推导和分析显示,沉降曲线取决于顶管隧道轴线处上部的地面沉降和曲线的拐点到顶管轴线的水平距离．所推导的理论得到顶管工程实例的验证．     

双层顶管隧道施工引起的土体竖向变形规律研究

采用数值分析方法,研究了双层顶管隧道施工引起的土体竖向变形规律。研究表明:顶管隧道施工引起的地层移动主要是由于地层损失引起的。地层移动主要是垂向位移,其水平位移很小,可忽略不计。在垂直顶管走向上,地面沉降呈以顶管轴线为对称轴且开口向上的抛物线形状,其最大值发生在顶管正上方。在顶管施工过程中,先行施工的下层顶管引起的沉降约占总沉降量的80%;当上层顶管位置不变时,总沉降量随着下层顶管埋深的增大而线性增大;当顶管间距逐渐增大时,上层顶管开挖引起的沉降量与总沉降量之比逐渐减小,下层顶管引起的沉降量与总沉降量之比逐渐增大,下层顶管对上层顶管影响逐渐减弱。     

浅层顶管施工引起地面沉降的预测

在软土地层中顶管施工所引起的地面沉降常常会造成邻近建筑物和地下管线的移动甚至破坏－ 通过对土与顶管的受力及变形的分析,在施工前预测特定顶管工程可能引起的地面沉降的幅度及其形态－ 理论分析和现场实测显示,顶管施工时管节周围土的运动是三维的－ 建立了处理上述三维问题的简便计算方法－ 基于半解析元法将顶管施工中三维土运动问题转换成一维数值计算－ 在轴向离散而在环向和径向取解析函数,建立了半解析单元的位移函数－ 给出了包括位移函数、刚度矩阵和荷载矩阵在内的理论分析过程－ 计算结果表明,半解析元法对于计算顶管施工中的地面沉降是行之有效的方法－ 根据分析与计算结果得到一些有价值的结论,包括结构与土的相互作用而言,顶管管节相当于隧道的衬砌－ 虽然顶管施工引起的地面沉降的沉降槽也近似于误差曲线,由于土的粘塑性变形,地面沉降的幅度在施工过程中是变化的－     

浅谈顶管法的应用与技术措施

本文简要介绍了顶管技术的历史,着重分析了顶管施工的基本原理、分类及特点,提出了顶管施工的施工方法和工艺,对引起顶管施工地面沉降的因素进行了分析,同时给出了顶管施工地面沉降的解析计算方法。     

真实复杂地层大直径钢顶管三维数值模拟研究

为了揭示地表沉降与管周土体扰动沿顶进方向的真实变化规律,本文提出了真实复杂地层三维数值建模方法。依托某市北线引水工程隐患整改顶管工程项目,采用FLAC3D分析平台开展了真实复杂地层和简化均匀地层条件下的大直径钢顶管施工数值模拟研究。模拟结果及现场地表沉降实测结果对比表明：基于真实复杂地层模型的模拟结果与现场沉降监测结果吻合较好,能够准确反映地表沉降沿纵向的变化规律,而简化地层模型模拟结果与监测值差距较大。扰动分析表明顶管施工时会引起其上方地层的沉降变形和下方地层的抬升变形,其变形值大小与地层土体性质和分布有关。顶管上覆土体横向位移基本朝向顶管轴线,其变形受土体空间分布的影响较小,但顶管下部土体的横向变形受土体空间变化影响较大。地表沉降的横向影响范围为?5.3D（D为顶管直径）,且受土层分布影响较小,但地表沉降值受地层分布影响较大。     

大直径顶管关键施工技术研究

目前,顶管技术已成为城市地下管道非明挖施工的主要手段,在给排水、污水治理、电力管道、市话管道等领域得到了广泛的运用。结合青山变～厂前变Ⅰ、Ⅱ回220kV电缆线路土建工程7#井～8#井段间大直径长距离曲线顶管关键施工技术研究,即针对顶管施工过程中对地面沉降控制要求高,自行设计大刀盘土压平衡顶管掘进机优点明显,对地表的沉降控制精度最高、效果最好。针对顶管出洞问题,用膨胀珍珠岩代替砖砌墙,内壁采用盾构止水技术,效果好。对于长距离顶管施工中减阻泥浆的应用采用特制的触变泥浆材料,减阻效果非常好。关键施工技术研究与应用成果为今后类似顶管工程的设计和施工提供了参考。     

砂姜粘土地层双排顶管施工的沉降变形规律

针对双排顶管施工互相之间的干扰作用对地层变形的影响,以徐州市第二地面水厂工程顶管穿越徐洪河段砂姜黏土地层工程实践作为工程背景.利用Midas/GTS模拟结果与室内试验对双排平行顶管施工过程中的沉降变形与横向间距的影响进行研究的方法,得到该类工程不同横向间距下的沉降规律与错位施工地层变形控制的重点.双排顶管工程错位施工对先行管施工和管道轴线的沉降影响最大,是实际工程中的重点实时监测部位.该结果对类似工程具有重要的借鉴意义.     

上海地区深基坑周围地面沉降特点及预测研究

通过研究上海地区32个深基坑工程的监测数据,得到以下地面沉降特点:大多数地面沉降曲线呈凹槽型,存在沉降槽偏心距;最大沉降量δvm的变化范围在0.4δhm～1.9δhm之间(δhm为最大侧向位移),其平均值和最大侧向位移相等;所有基坑的支撑系统相对刚度都较大,支撑系统相对刚度对最大沉降量影响很小;抗隆起安全系数增大,基坑最大沉降量减小,同时绘制了基于抗隆起安全系数的最大沉降量预测曲线.最后,基于上海地区深基坑的沉降实测曲线特征,提出了考虑沉降槽偏心距的地面沉降预测方法,并结合四个工程实例进行了验证,结果表明,该方法预测精度较高,是一种实用的基坑周围地面沉降预测方法.     

上海地区深基坑周围地面沉降特点及其预测

通过研究上海地区32个深基坑工程的监测数据,得到以下地面沉降特点:大多数地面沉降曲线呈凹槽型,存在沉降槽偏心距;最大沉降量δvm的变化范围在0.4δhm～1.9δhm之间(δhm为最大侧向位移),其平均值和最大侧向位移相等;所有基坑的支撑系统相对刚度都较大,支撑系统相对刚度对最大沉降量影响很小;抗隆起安全系数增大,基坑最大沉降量减小,同时绘制了基于抗隆起安全系数的最大沉降量预测曲线.最后,基于上海地区深基坑的沉降实测曲线特征,提出了考虑沉降槽偏心距的地面沉降预测方法,并结合四个工程实例进行了验证,结果表明,该方法预测精度较高,是一种实用的基坑周围地面沉降预测方法.     

曲线平行双隧道施工引起的地表沉降规律分析

曲线双隧道开挖不同于直线型隧道,近年来曲线线型多应用于地铁隧道。为研究地铁常见的曲线平行双隧道施工引起的地表沉降规律,基于吉隆坡MRT一期北段工程的施工实测数据,对4个位于不同曲线半径处的观测面沉降数据进行了分析。分析结果表明:单线曲线隧道引起的地表沉降槽有不对称现象,最大沉降值位置在隧道轴线下方;当覆土厚度等于隧道轴线距离时,曲线平行双隧道引起的地表沉降槽为对称的高斯分布,最大沉降位置在双线隧道中线位置处;随着曲线半径减小,地表沉降量将增大,当半径减小到300 m时沉降显著增加,减小千斤顶速度对减小沉降量影响不明显,应保持合理的土仓压力并适度提高注浆量。     

富水软弱地层矩形混凝土顶管施工地表沉降研究

随着城市隧道建设环境的日益复杂,很多矩形隧道不再具备明挖条件,而采用顶管施工,合理预测矩形顶管施工引起的地表沉降是工程成败的决定性因素之一.依托苏州地铁5号线某车站矩形顶管工程,建立基于随机介质理论的地层损失模型和基于弹性力学Mindlin解的计算模型,得到矩形顶管施工引起地表沉降的计算公式.选取K34断面,对比了现场实测数据与理论计算的结果.研究结果表明:建立的矩形顶管地表沉降预测模型能较准确地预测矩形顶管引起的地表沉降,其预测值和现场实测数据的误差仅为10.6％;地层损失引起的地表沉降是总地表沉降的主要组成部分,侧摩阻力与正面顶推力占比较小;理论预测曲线的沉降槽宽度与实际沉降槽宽度较为接近,约为2～3倍隧道埋深.     

沉降速率与剩余沉降的关系

针对工程实践中沉降速率常用于确定卸载时机、双曲线常用于拟合沉降曲线的情况,研究了沉降速率与剩余沉降的关系,对符合双曲线的沉降—时间曲线进行了推导分析,结合工程实例证明了沉降速率与剩余沉降的平方成正比,进而推导得到容许工后沉降控制的卸载、路面施工沉降速率标准。相同剩余沉降,沉降—时间曲线为双曲线时沉降速率小于沉降—时间曲线为指数曲线时的沉降速率。工程实例和算例均证实了研究结果的正确性。     

砂土地基顶管稳定性分析及施工技术

顶管施工扰动周围土体,从而引起挖掘面塌方、地面沉降或建筑物的损坏,尤其是砂层等特殊地层中.为了减小顶管施工对地表公路的影响,以地面沉降为控制目标,通过传统解析法计算和拉格朗日有限差分法三维数值模拟分析,对比超前预注浆加固条件下采用手掘顶管施工、土压式顶管施工等方案,最终采用了土压式顶管施工方案.工程实践证明,穿越地下水位以上的砂土层,土压式顶管施工效果较好,并且控制好掘进控制土压力以及确保洞口止水质量是关键.     

特殊曲线模型在地面沉降预测的应用研究

本文通过对逻辑斯蒂曲线和灰色模型的分析,介绍了两者在地面沉降预测中的特点及使用范围。结合工程实例,对比研究发现,L曲线模型能很好的满足精度要求。本文还总结到地面沉降形成的机理有很多,这意味着对于不同沉降数据没有固定的预测模型。因此,建议对于每一组的地面沉降数值,应用两种本文所用模型甚至其他多种模型分别计算预测,来找到最适合的预测模型,指导生产实践。     

地下构筑物挡水效应对地表沉降参数敏感性影响分析

以比奥固结理论为基础,建立设置挡水构筑物与否的多种工况下的地面沉降有限元模型。计算分析开采不同含水层时地表沉降的特征,在此基础上设置逐渐深入地下的挡水构筑物,分析其挡水效应对抽水引起的地面沉降的影响。以最大地面沉降为指标,结合MATLAB编程计算,比较土体随机变量分布参数相对敏感性大小,并分析挡水构筑物对土体参数敏感性和结构可靠度的影响,最终加以公式推导验证参数敏感性的变化。结果表明:在边界不透水的情况下,开采含水层越深,地面沉降量越大,且挡水构筑物入深增大,最大沉降量和沉降差均增大;但是随着挡水构筑物深入地下,挡水构筑物两侧的地面沉降规律有所不同,开采井一侧为逐渐增大,另一侧足够远处为先增大后减小,沉降量变化幅值较小。影响地面沉降的土体参数按敏感性从大到小排序依次是弹性模量、渗透系数、泊松比、密度、内摩擦角,其中内聚力和孔隙比敏感性极小;分析挡水构筑物的设置对各参数敏感性的影响可知,土体渗透系数和与侧摩阻力正相关的参数(即泊松比、内摩擦角、内聚力)敏感性增大,其余参数敏感性减小,因此在分析地面沉降时,应适时考虑侧摩阻力的影响。地下挡水构筑物的设置和考虑弹性模量与渗透系数的正相关性计算得到的结构可靠度均减小。土层由侧摩阻力控制的沉降量大小取决于土层的沉降差和变形土层厚度。     

浅层顶管施工引起地面沉降的预测

在软土地层中顶管施工所引起的地面沉降常常会造成邻近建筑物和地下管线的移动甚至破坏。通过对土与顶管的受力及变形的分析，在施工前预测特定顶管工程可能引起的地面沉降的幅度及其形状。理论分析和现场实测显示，顶管施工时管节周围土的运动是三维的，建立了处理上述三维问题的简便计算方法。基于半解析元法将顶管施工中三维土运动问题转换成一维数值计算。在轴向离散而在环向和径向取解析函数，建立了半解析单元的位移函数，给出     

侧摩阻力约束下降水引起的地面沉降估算方法

将用于桩体负摩阻力分析的剪切位移法引入基坑降水引起的地面沉降计算中,研究了降水过程中止水帷幕与土体交界处的侧摩阻力对土体沉降的约束机制,以及侧摩阻力在土体中水平方向的传递规律,推导了侧摩阻力对土体沉降的约束位移,提出了考虑侧摩阻力影响的地面沉降量估算方法.实例分析结果表明：侧摩阻力对土体沉降的约束作用主要局限于距止水帷幕18 m的范围内;在土体与止水帷幕交界处,侧摩阻力对土体沉降的约束作用最显著;所提出的考虑侧摩阻力作用的地面沉降计算方法能够很好地预测降水期间地表沉降量的分布.     

塑料排水板地基处理固结沉降特性

为了研究塑料排水板在深厚填土地基中对固结度和沉降的影响,结合福建某堆载-塑料排水板联合地基处理工程,分析计算了仅堆载和加设塑料排水板两种情况下的固结度计算。指出了软土地基处理在填土加载的同时,必须结合竖向排水体才能符合工程需要,且计算固结度时必须考虑井阻和涂抹作用。选取了淤泥土的沉降计算经验系数及杂填土的计算参数,分别计算淤泥层和杂填土的沉降,沉降计算及固结度预测与实际观测数据相符。工程监测数据表明:分层沉降观测数据与地面沉降测点沉降曲线基本一致,孔压的消散曲线与该测点附近的地面沉降测点的沉降时间关系曲线基本一致,能正确反应地基土的孔压消散情况,且在地基处理施工过程中加载没有造成较大的侧向位移,表明项目设计合理,达到预期要求,可为类似地基处理工程提供理论借鉴。     

基于马尔科夫和信息熵的北京平原地面沉降空间结构演化分析

地面沉降尤其是不均匀地面沉降严重影响了城市建设以及经济发展,探讨地面沉降的空间结构演化对于地面沉降防治具有重要意义.本文基于遥感和GIS技术,采用马尔科夫以及信息熵理论分析了北京平原地面沉降结构的演化特征,结果表明:北京平原地面沉降将在2025年达到稳定,其中沉降严重区所占面积达84%;严重沉降区的主要来源是轻度沉降区和中度沉降区的转化,其转移的信息熵分别为1.049 9 bit和1.162 6 bit;北京平原区信息熵在稳定状态时有所下降,约为0.772 8 bit,说明其同质性有所增加,系统的稳定性得到提高.     

地铁盾构施工引发地面沉降三维流固全耦合数值模拟预测

为了研究地下水影响下盾构施工引发的地面沉降,用比奥(Biot)固结理论,将土体本构关系推广到黏弹塑性,引入土体参数随着有效应力的动态变化关系,建立盾构施工引发地面沉降三维流固全耦合数学模型,并采用伽辽金加权余量法对数学方程进行离散,运用FORTRAN95语言研发有限元程序.以成都地铁4号线一期工程玉双路站至双林路站盾构区间段为例,通过对比实测地面沉降量和计算沉降量验证模型可靠性,并模拟预测了盾构施工过程中引发的地面沉降和土体中孔隙水压力的变化特征,同时模拟土体参数动态变化特征.结果表明:实测地面沉降量与计算值吻合较好,模型可靠,盾构隧道施工引发的地面沉降在左右线盾构隧道轴线之间较大,远离左右线盾构隧道轴线,地面沉降量减小,且随着盾构施工的进行,在开挖面处孔隙水压力降至最低,随着管片支护完成,孔隙水压力逐渐恢复.