泥水盾构施工对管线影响研究

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以大直径泥水盾构施工对软土地层的扰动影响为基础对盾构下穿管线进行研究,通过江苏江阴澄江西路过江隧道工程现场实测数据进行分析验证。首先,对盾构掘进中地表纵向沉降规律进行探讨,在前人研究的基础上对引起土体扰动的四个阶段进行验证,得出软土地层施工中不同阶段对土体扰动程度比例。其次,横向沉降槽理论未考虑大直径泥水盾构施工中切口压力欠压率及注浆压力超压率造成的地层损失,提出对地层损失参数进行修正。将修正公式其运用于修正的经验公式及基于解析理论求解中。通过现场实测数据进行验证表明:由于考虑到等效地层损失的影响因素,将施工质量,切口压力欠压率及注浆压力超压率等考虑到求解公式之中,得到的计算沉降结果较之前的研究更大,实测数据与其更为相符,且在理论上更为合理。然后,探讨盾构施工对管线影响:利用Python语言编写程序写入ABAQUS有限元软件中,建立三维有限元模型,利用单元生死功能实现了盾构施工中刚度迁移施工工艺的模拟,并在数值计算中考虑土体非线性变形。得到:混凝土管线埋深位置上方土层受管线影响,土体位移明显小于无混凝土管线影响的土层,而在管线下卧层各点沉降将逐渐接近,最终存在管线与无管线土层位移趋于重合。以及,加大管线下卧层刚度可以达到抑制管线沉降的作用,通过合理注浆增大管线下卧层刚度,可以达到减小管线沉降降低施工对管线影响的目的。相比增大管线上方土体刚度,增大管线下卧层刚度对抑制管线沉降变形更为有效。此外,通过数值计算可得:在盾构的推进过程中,当盾构推进至管线的正下方时,污水管的沉降量达到最大。采用UH模型的得到的数值计算最大沉降量较采用Mohr-Coulomb模型变形量更大,采用UH模型的变形曲线与实测变形曲线更为接近,采用Mohr-Coulomb模型的变形量与实测数据相比较小。以及,随着盾构与管线垂直距离的减小,管线的沉降量逐渐增大这与管线的下卧层刚度的减小有直接关系。因此,对盾构与管线的垂直安全距离进行了探讨。并且,通过分析总结了盾构穿越管线过程中对管线的保护措施与应急措施。最终,探讨对上部土体注浆加固,增大上部土层的E、C、(?)值可以减小软土地层沉降量的可行性,此方法防止裂缝产生时地表水灌入,引起工程事故,降低盾构施工对土体的扰动影响,具有易于操作,效果明显的特点。
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