細長薄壁頂管頂進力分布特征
——以拱北隧道為例

肖尊群， 王先亞， 楊 凱， 許彩云， 鐘 鳴， 耿星月， 舒志鵬

(1.武漢工程大學土木工程與建筑學院， 武漢 430000； 2. 武漢工程大學興發礦業學院， 武漢 430000； 3.中南大學土木工程學院， 長沙 410075)

管棚是城市下隧道開挖工程中常見的超前支護技術。管棚由多個微型頂管通過一定的頂進順序頂進形成，在暗挖區域形成一定規模的微型頂管群。這類頂管通常由橫截面剛度較小的微型鋼制頂管組成，頂進力的估算除了受到頂管側壁和端頭接觸屬性的影響外，在頂進過程中，頂管本身的變形對頂進力也有顯著的影響。

目前，頂進力的估算方法大致可分為兩類。一類是通過嚴格理論力學模型得到頂進力的函數形式；另外一類是通過對頂管頂進過程的數值模擬得到頂進力與頂進距離的擬合公式。前者，主要有日本推進技術協會(Japan Moving Technology Association，JMTA)公式[1]；史陪新等[2]、Shi等[3]推導的曲線分節圓形頂管頂力計算公式；張鵬等[4]提出考慮管土接觸特性的圓形頂管頂進力計算公式以及考慮泥漿觸變特性和管土接觸特性的圓形頂管摩阻力計算公式；韓冰等[5]基于普氏卸荷拱理論推導出矩形頂管頂進力預估公式。

從力學模型上看，頂進力理論計算公式屬于理論力學的范疇，忽略了頂管形變對頂進力的影響。大截面、大剛度、短距離的厚壁鋼筋混凝土頂管，管道本身變形有限，管道變形對頂進力的影響可以忽略。然而小截面、小剛度、長距離的薄壁鋼管，特別是在軟弱地層施工，隨著頂進距離的增大，管道變形導致管道與周圍介質的接觸屬性發生改變，進而影響頂進力的大小，這種影響，有時候是不可忽略的。……