随着城市化进程的加速,海绵城市建设作为减少城市内涝灾害的有效手段受到社会各界的普遍关注,顶管法作为一种非开挖施工技术,具有环境影响小、施工周期短、综合成本低等优点,被广泛应用于海绵城市管网建设中。本文以镇江市首例绿竹巷片区积水点改造工程长距离曲线顶管项目为背景,通过三维有限元软件MIDAS-GTS模拟、理论计算,结合现场监测数据对比分析得出顶管施工对工作井以及周边道路沉降位移影响的规律,提出了控制顶力及周边道路沉降的施工措施,以期对镇江地区类似顶管工程施工提供参考。主要研究内容和成果如下:(1)通过三维数值模拟研究顶管施工对工作井稳定性及周边环境影响规律。分析表明:对于长宽比小于2且长边小于10m的矩形工作井,梁单元模拟支护桩稳定性相比板单元更接近现场实际施工工况;其次,对比顶管反力和洞口破除对工作井稳定性影响,前者对工作井变形影响较大,同时使得工作井周边产生约10mm沉降变形;而洞口破除前后位移增幅仅15%,因此应重视顶管顶进过程中顶管反力对工作井及周边环境的不利影响。(2)通过三维数值模拟研究顶管施工在不同掘进压力、侧摩阻力及附加荷载作用下对周边道路沉降影响。研究结果表明:附加荷载变化对周边道路沉降影响较为明显,掘进压力次之,侧摩阻力几乎无影响。在其他条件相同的情况下,上部附加荷载越大,顶管施工对设计轴线周围土体扰动程度越大,上部荷载为0kN/m~2与25kN/m~2时,顶管施工产生的峰值位移相差约20mm;而随着掘进压力的增大,顶管施工对轴线周围土体扰动程度及范围较附加荷载影响较小,当掘进压力为理论计算主动土压力120kPa时,数值模拟结果与实际监测值最接近,表明数值模拟与理论计算值较为接近,有限元分析可靠度较高,具有一定工程价值。(3)根据顶管穿越土层的物理性质,考虑曲线顶管附加顶力影响,通过理论分析计算得出Y-6至Y-4曲线顶管总顶力以及曲线段相邻管道接头受力情况,与本工程所用钢筋混凝土计算允许顶力进行对比,进而提出顶管施工顶力控制措施,包括中继间设置、管道外注浆减阻等,以保证管材顶进过程中的完整性和连续性。(4)基于顶力理论计算分析结果,通过对中继间位置的顶力分段计算分析得出本工程中继间应布设数量,结合现场顶力监测资料分析得出,当管道外能形成完整泥浆套时,管道与泥浆套的侧摩阻力小于《给水排水工程顶管技术规程》中建议值4kPa。同时给出适合本工程地质条件的注浆配合比及注浆量计算公式,为镇江地区类似顶管工程提供参考。(5)通过现场试验方法,提出并解决了深厚淤泥区顶管施工出洞后“磕头”问题,包括工作井外洞口部位采用双重管高压旋喷桩加固的方法;其次,从现场施工工艺角度出发,通过控制顶管出洞后顶进速度并利用拉杆将顶管工具管与前部管节进行联结的构造措施以达到防止顶管“磕头”现象的发生。