鋼筋混凝土頂管穿堤施工三維數值分析?

盛興堯 王劍鋒 廖晨聰 陳錦劍 夏小和

(1.上海交通大學土木工程系 200240;2.上海公路橋梁集團有限公司頂管事業部 200433)

引言

頂管法屬于暗挖法,是一種施工過程中無需開槽的地下掘進施工方法,雖然頂管法施工技術已發展很多年,但其作為一種地下開挖方法,仍不可避免地會對周圍土體產生擾動,引起周圍土體及構筑物本身產生變形[1-4]。國內外已有不少學者采用數值方法研究頂管施工的環境效應[5,6]。

馮海寧等通過二維和三維有限元計算了頂管施工產生的土體變形和土體應力,分別計算機頭土壓力、摩阻力和機頭對地表變形的影響,發現頂管施工引起地表的最大變形在機頭附近,其位置隨著機頭迎面土壓力的增大而逐漸遠離機頭位置[7]。陳晨等依托某污水管線下穿地鐵地面線工程,研究頂管正面推力、地層損失、掘進機和后續管道與土體之間的摩擦力對軌道變形的影響,發現軌道變形隨著正面推力和地層損失的增大而增大,摩擦力對短距離頂管影響較小,泥漿加固可以有效控制土體的沉降變形[8]。劉波等對地下步行通道大斷面頂管通道近接穿越下覆既有地鐵隧道進行了數值模擬與現場試驗,發現頂管施工過程中,下覆隧道豎向位移先后經歷了初始下沉、隆起增強和隆起穩定3 個階段,地表豎向位移先后經歷了隆起增強、隆起減弱和沉降3 個階段[9]。可以看出目前頂管領域的研究主要集中在土層厚度固定,穿越既有道路及管道時對周圍環境的影響,對于下穿江河堤壩,土層厚度逐漸變化,并且有水情況的研究比較匱乏。……