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顶管工程中的退管法施工对环境影响的研究(论文).pdf

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顶 管 工 程 中 的 退 管 法 施 工 对 环 境 影 响 的 研 究 甄 亮 上海公路桥梁 (集团)有限公司 上海 200433 摘要 :退管修复技术通过退回已顶进的管节 ,再调整轴线重新顶进 ,可有效解决顶管施工中遇到障碍物或者轴线发生 较大偏转无法纠偏的问题。但退管修复技术难度较大,在顶管工程中并未得到广泛应用,其作用机理和环境影响也缺 乏相应研究。基于此 ,通过数值模拟,分析了顶管在退管过程中对周围环境的影响。结果表明,退管施工主要影响初 始退管机头前方的管外径6~1O倍区域 ,以及退管机头当前位置后方约管外径3倍的区域,并提出了控制地表变形的方 法。所得到的研究结论可为顶管法施工的进一步研究以及相关设计和施工提供有益的参考。 关键词:钢筋混凝土顶管;退管;沉降;环境影响;数值模拟 中图分类号:TU990.3 文献标志码:A 文章编号:1004—1001(2018)06—0989—03 DOI:10 14144/j.cnkijzsg 201806057 Study on Environm ental Effect of Pipe—Fallback M ethod Construction in Pipe—Jacking Engineering ZHEN Liang Shanghai Road and Bridge(Group)Co.,Ltd.,Shanghai 200433,China 顶管工程所处地 下环境通常较为复杂,前期地质勘查 工作受到周 围环境和其他不便探测 因素的影响,无法准确 预知实际施工阶段存在的障碍物和地质突变情况 ,导致无 法继续顶进 ;此外,顶管施工受到复杂地质条件和施工技 术 的影响,会偏离设计轴向,在纠偏不及时的情况下,轴 向将产生较大的偏转变形,导致无法通过常规方法进行纠 偏调整 J。 在顶管工程 中,针对上述工况,通常采用退回已顶进 的管节,在退管产生 的空隙处填充土 ,再调整轴线重新顶 进 ,实现轴线纠偏。 退 管技术相继在 国内外顶管工程 中得到实施 。1994 年在澳大利亚的Penrith,某工程采用顶管法修建一条长约 500 m、 0.762 m的污水管,在砂质黏土层顶进7 m时,由 于地层承载力较弱,机头出现严重下沉,于是将管节和机头 退回出发井并注砂回填,最终改进机头重新项进成功_2]。 2000年 以后,国内也相继出现 了退管法施工的应用。 广州市车陂路排污工程采用顶管法施工DN1 350 mm的排污 管 ,单段管道长120 m,埋深7.5 m,在顶管顶进28 m时遇 不 明障碍物导致无法继续顶进,通过钢套管辅助将管节和 机头拔 出【3】。 在徐 州市截污导流 l6标段地涵工程中,长 174 nl、内 径2.4 m的钢筋混凝土管采用顶管法施工,在顶管顶进25 m 作者简介:甄 亮 (1986_一),男,博士,工程师。 通信地址:上海市杨浦区国科路36号701室 (200433)。 电子邮箱:drzhenl@l63.com 收稿 日期:2018.03.09 时,混凝土管 出现 了一条横 向裂缝和细微的纵向裂缝,因 此退出全部管节和机头并置换坏管重新顶进l 4l。 上海某道路新改建工程采用顶管法施工DN1 500 133113的 排水管道 ,顶进60.3 m时遭遇桩基 ,最终将 已顶的60.3 m管 道全部退出 J。 福州市洋里污水处理厂采用顶管法敷设 西2.4 m、长 904.6 m的钢 筋混凝土污水管,顶进 10 m后机头 累计下沉 30 cm,最终退出已顶管节和机头重新顶进f6】。 尽管文献中顶管管径和退管距离不断增大,但退管法 施工仍然依靠经验,而缺乏系统的理论研究。 退管法施 工技术的应用,通常是因为周围环境复杂 , 难以通过地面措施处理顶管所遇到的障碍物或者轴线偏转 问题 ,所以退管法施工也缺乏相关环境影响方面的实测数 据。本文通过数值分析方法 ,对退管法施工进行模拟 ,研 究退管法施工对环境的影响。 1 数 值 模 型 1.1 地 质条件 结合上海地 区某顶管工程所处的典型软土地层条件 , 部分地层的工程地质参数如表1所示。平均埋深取10 m,顶 管主要位于⑤2.2灰色粉砂和⑥暗绿色粉质黏土中。 1.2 模 型参数 假设模型结构均为实体单元,地层为均质各 向同性弹 性体 ,约束两侧x方 向的位移、约束前后Y方向的位移、约 束底部z方 向的位移,顶面保持 自由。为消除边 界条件 的 影响,管轴线距离模型四周均为10 m,即假设项管埋深为 10 m,顶管起始顶进面为x.z平面,顶管起始顶进截面中心 建筑施工 ·第4o卷 ·第6期 I翌日 甄 亮:顶管工程中的退管法施工对环境影Ⅱ向的研究 表1部分地层的工程地质参数 土的 直剪 直剪固 地层 土的重度/ 孔隙 含水 塑限/ 液限/ 压缩 固结 结的内 标贯 编号 《kN·m。) 比 量/% % % 系数/ 的黏 摩擦角, 锤击 聚力/ 数,击 MP a (。) kP a 52 l 18.4 0.884 30.8 20.9 36 5 0.27 5 29 5 l4.0 5 2l l7.9 I.O L6 35 2 20.7 35.6 0.57 12 20.5 5.7 5 2-2 18 3 ()87l 297 0.20 5 3l 5 21.9 6 19.6 0.7o6 24.7 20.5 3(x5 O 23 40 l7.5 7 l l8.9 0.800 28.6 0.20 5 30.0 204 为坐标原
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