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第一篇顶管施工论文范文参考：顶管施工环境效应影响及对策
随着社会城市化进程的推进,地下空间的开发和利用越来越受到人们的重视.顶管法作为非开挖的技术中的一种,可以在不用开挖地表土的情况下将管道铺设完毕,具有无可比拟的优点,其应用也越来越广泛.但是应用顶管法施工会不可避免的引起管道附近土体及地表的位移,在土中引起附加应力,产生环境影响问题.这种土体位移如果过大,就会对周围建(构)筑物产生影响,危及周围建(构)筑物的安全.
本文针对顶管施工所产生的问题,首先对施工工艺和技术进行了研究,研究了不同机头的适用土质范围及各种顶管机的性能特点,并对注浆减摩等施工中的关键的技术措施进行了讨论. 结合杭州市污水管网改造工程,对顶管施工对环境的影响进行了现场试验和监测.研究了顶管施工过程中引起的土压力、土体与管壁的接触压力、孔隙水压力、深层土体位移、地下水位的变化以及地表变形等的影响.同时对施工前后周围土体不同位置做了标准贯入试验,研究了施工前后相应位置处土体的扰动影响. 采用有限元计算分析的方法,对顶管施工引起的地层运动及地表位移进行研究,分析了机头土压力、机头偏斜、摩阻力等不同施工参数对地表变形的影响以及附加应力在土中的分布规律和影响范围. 通过有限元的方法建立模型,计算顶管施工对周围建(构)筑物的影响.探讨顶管与建(构)筑物不同距离,建(构)筑物不同刚度等因素的对附加内力的影响,研究顶管施工的环境效应问题. 最后讨论了顶管施工对环境影响的防治措施.分析了顶管施工对地表变形产生影响的主要类型和因素.针对顶管施工特点和引起地表变形的各种因素,从施工工艺和施工技术上给出了相应的防治措施,对今后类似的工程具有借鉴和参考作用.第二篇顶管施工论文样文：顶管工程土与结构的性状及理论研究
随着社会城市化进程的推进,地下空间的开发和利用越来越受到人们的重视.顶管法作为一种暗挖施工技术,可以在不开挖地表土的情况下将管道敷设完毕,具有无可比拟的优点,得到越来越广泛地应用.但是顶管法施工不可避免地会引起地面和地下土体的移动,在土中产生附加应力.当土体位移过大时,将对周围建(构)筑物和邻近地下管线构成危害.本文对顶管施工中管土相互作用、土体变形及工作井土体反力计算方法进行了研究.主要工作和研究成果如下: (1)假定开挖面失稳时滑动块的形状为一个梯形楔体,滑动块上部为一梯形棱柱.采用太沙基松动土压力理论,根据滑动块的整体受力平衡,推导出砂性土中考虑成层土的开挖面最小支护压力计算公式.算例分析表明,本文方法的计算结果小于楔形体模型的计算结果,更接近离心模型试验结果.
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(2)对顶进过程中管道纵向与环向钢筋应力及管土接触压力进行了现场测试.测试结果表明,轴力和管土接触压力都随顶进距离增大而增大,顶进到一定距离后基本稳定.管道顶部和底部的内侧钢筋受拉,外侧钢筋受压,管道左右两侧的内侧钢筋受压,外侧钢筋受拉.环向钢筋受力很小,但变动较大.注浆对管顶接触压力影响较大,注浆后压力明显减小,对左右两侧接触压力影响较小. (3)对长距离直线顶管施工中管土相互作用进行了分析,认为管道在承受对角荷载时产生转动力矩,当管道端部的最大土体反力超过土体承载力时土体产生破坏,造成管道失稳.分析了传统曲线顶管施工中管土之间的相互作用,采用考虑位移的土压力计算方法计算环向土压力,得出首节管道和后续管道的最大土体反力计算公式.提出了长距离直线和曲线顶管施工中防止管道失稳的控制措施. (4)考虑土的内摩擦角φ对土体移动的影响,认为垂直土体变形区域边界线的水平倾角应等于45°,+φ/2,而不是45°,,提出了修正的Loganathan公式,首次提出了剪切扰动区范围的计算公式.考虑土体初始应力场,假定土体是均匀线弹性材料,通过向掘进机周围土体施加向外侧的椭圆形径向位移来模拟顶管挤土过程.在小应变情况下,推导了半无限空间中土体位移场的近似解析解.考虑空间效应,给出了修正的计算公式.本文方法也适用于盾构法施工. (5)假定土体不排水,利用弹性力学的Mindlin解推导了正面附加推力、掘进机和后续管道与土体之间的摩擦力引起的土体变形计算公式,结合土体损失引起的土体变形计算公式,得到顶管施工引起的总的土体变形计算公式,该方法适用于施工阶段.当不考虑后续管道摩擦力时,本文方法也适用于盾构法施工. (6)对某欠固结土中水平平行顶管施工引起的地面变形规律进行分析,提出了地面横向和纵向扰动区范围及工后沉降的计算方法.考虑先建顶管的影响,提
第三篇顶管施工论文范文模板：复杂环境中大直径钢顶管的受力特性研究
钢顶管因其密封性能好、承受高内压、非开挖施工对环境影响较小等优点,在城市给排水管道建设中得到广泛应用,并呈现朝大口径、长距离和适应复杂地层的发展趋势.钢顶管施工技术与设备已取得显著的进步,但理论研究滞后于工程实践发展.随着钢顶管直径和顶进距离的不断增大,复杂环境中深埋钢顶管的受力特性已成为设计施工中的关键难点,包括管道断面受力变形、纵向顶力控制和大口径薄壁管稳定特性等,也影响了钢顶管的壁厚优化与施工控制.本文采用数值分析和室内模型试验等手段,研究大直径钢顶管的土压力分布、管土摩阻力、曲线钢顶管受力和钢顶管结构稳定性,主要研究内容和成果如下.
(1)采用平面应变有限元方法模拟钢顶管施工过程中的管土相互作用,研究钢顶管的变形特征及其土压力分布的变化规律.分析表明：钢顶管由于径厚比大、环向刚度小,施工中产生竖向压缩而水平拉伸的椭圆变形,径向变形量约为管径的2~3‰,从而引起土压力重分布.钢顶管自重较小,下方土体的卸荷回弹会削弱上覆土层的土拱作用,使管顶土压力大于考虑土拱效应的理论值,且上覆土压力与基底反力的差值较小.钢顶管水平拉伸变形引起管侧土体抗力,使管道侧向土压力增大,其分布与发展接近于盾构侧向土压力.因此,钢顶管外土压力分布具有均匀化趋势,在管道埋深直径比(H/D)较大时更为明显.
(2)结合钢顶管施工的工艺特点,研制一套能模拟管道顶进与注浆减阻的试验系统,通过模型试验研究管土摩擦特性和注浆减阻效果.试验系统采用大小管模拟顶管与掘进机的尺寸差异,并配置注浆控制、顶力控制和自动测试三大系统.顶管机头与管道尺寸差异所产生的施工间隙会引起土拱效应及卸荷作用,从而减小钢顶管的管土摩阻力,测试结果表明,无注浆条件下的管土摩擦系数略小于经验值的下限.注浆可大幅减小管道顶进的摩阻力,不同配比的减阻泥浆可将管土摩阻力减小至未注浆时的10~40%.泥浆充分发挥减阻作用的前提是泥浆套形成,砂土中形成良好泥浆套的注浆量约为理论注浆量(施工间隙体积)的3~4倍.
(3)采用数值方法分析曲线顶管中焊接曲线钢顶管与承插式管道的受力特性及容许曲率半径.分析表明,焊接式钢顶管不适用于小曲率半径的曲线顶管,其最小曲率半径主要受曲线段长度与管径的影响,当L/D(管道长径比)大于30时,最小曲率半径建议为80倍管长；当L/D小于30时,最小曲率半径建议为2400倍管径.在钢顶管曲率半径较小时,应采用承插式接头.承插式钢顶管最小曲率半径为单节管长与接头容许转角之比,容许转角主要受接头几何尺寸(木垫片厚度、内外壁间隙与接头长度等)影响.
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(4)首次研究钢顶管施工过程中的稳定特性,将管*同作用下的钢顶管结构稳定问题简化为钢管屈曲分析,由有限元分析得到钢管弹性屈曲模态,再以初始缺陷形式引入弹塑性屈曲分析.通过均布围压和均布轴压下计算结果与理论解的对比,验证分析方法的准确性.在此基础上,研究偏心轴压及不同施工荷载组合作用下的钢顶管稳定性,探讨钢顶管的屈曲模态和不同参数的影响规律.分析表明,围压与摩阻共同作用下,管道在摩擦系数μ较小时呈围压屈曲形态,在μ较大时表现为压杆屈曲形态,μ的增加会导致极限屈曲摩阻力急剧下降.围压、迎面阻力和摩阻力共同作用下,钢顶管的屈曲顶力在围压较小时随着围压的增大而提高.当围压接近管道屈曲围压时,钢顶管轴向承载力急剧下降.
(5)结合某钢顶管工程实例,应用上述研究结果对复杂环境下钢顶管的受力与稳定特性进行分析.研究外部高水土压力作用下钢顶管的受力变形,探讨其发生过大变形和局部屈曲事故的原因,进而提出并评估管道加固和注浆减阻等不同工程技术措施,并针对工程中曲线段顶管的曲率半径及中继间布置提出指导建议.成果可为同类工程中钢顶管的设计与施工提供参考.
第四篇顶管施工论文范例：管幕预筑法中密排大直径钢管群顶进研究
沈阳地铁新乐遗址站为暗挖车站,采用管幕预筑法施工.管幕预筑法是在传统的管幕法基础上改进形成的.管幕预筑法所使用的钢管直径大,可以达到2米以上.在顶进的钢管保护下人工或机械进入钢管内部开挖排土.然后对钢管进行切割并支撑,在钢管内进行结构浇筑.最后等结构强度及刚度达到要求后,再进行结构下大范围土体开挖,形成大断面的地下空间.该工法最突出的特点是：整个过程中,所有的开挖都是在预先建造了可靠结构后完成的,因此保证了施工安全.
由此可见,顶管是该工法中至关重要的一个环节,其为后续工序预先制造了安全的工作空间,从而减小了施工风险.然而,该工法中顶管工程与普通的顶管工程相比较,有很大的特殊性.主要体现在顶管埋深大、管径大、数量多、管间距小、排列形式复杂.本文以沈阳地铁新乐遗址站工程为依托,总结了该工法中的顶管施工技术,着重研究了密集大口径钢管群顶进与土体之间的相互作用,以及顶管过程造成的环境影响等.
密集大口径钢管群顶进与土体之间的相互作用方面,主要研究了如下内容：(1)结合文献分析与本工程顶管顶力实测数据,分析了现有垂直土压力计算理论的不足.基于普氏理论和太沙基理论提出了改进垂直土压力计算理论,并编制了Matlab计算程序用于深埋顶管顶力计算.计算结果表明改进垂直土压力理论计算结果小于普氏理论和太沙基理论计算结果,与实测结果更接近.(2)结合实测结果,对顶管过程中管道的轴线偏移和管头变形进行了理论分析.提出通过顶管应力监测来进行管道轴线的实时偏移判断,并通过顶管应力监测试验验证该方案是可行的.(3)利用弹性力学和土力学相关知识,对顶管过程中的开挖面稳定性进行了理论分析.(4)利用土拱效应的理论知识,提出了顶管间距的优化设计方法.并结合本工程实际情况,对顶管间距进行优化设计,得到了2种优化方案.相对于原方案,优化方案能节省钢材,缩短顶进施工的时间,并可以减小顶管造成的土体重复扰动.
密集大口径钢管群顶进环境影响研究主要包括以下内容：(1)分析了密集大口径钢管群顶进对地面沉降的影响.通过实测和理论计算,提出密集大口径钢管群顶进地表沉降主要是由顶管土体损失和地下水渗流引起的.已建顶管的支挡作用会限制土体向下位移,大大减小新建顶管造成的地表沉降,因此由顶管土体损失引起的地表沉降一般较小,不会超过沉降警戒值.而地下水渗流引起的地表沉降远大于顶管土体损失引起的地表沉降,地下水渗流严重时,地表沉降会远大于沉降警戒值.(2)根据刚性管道与顶管间距大小,把顶管对刚性管道的影响分为远距离影响和近距离影响两种类型.并且基于Winkler弹性地基梁理论,提出了两种情况下顶管作用使既有刚性管道产生的位移、转角、弯矩以及剪力的计算方法.编制了Matlab计算程序对刚性管道产生的位移、转角、弯矩以及剪力进行计算,结合管道失效标准,能方便地判断其是否稳定.(3)在该工法中,注浆主要有3个目的：顶管减阻,注浆抬升以及注浆加固.本文对顶管工程注浆进行了研究,并分析了各种注浆方法在本工程中取得的效果.
本文的部分研究成果已在沈阳地铁新乐遗址站得到了应用.
第五篇顶管施工论文范文格式：地下大跨度新管幕结构体系施工力学性能研究
新型管幕工法(New Tubular Roof Method,简称NTR工法,中国定名新管幕工法),是我国引进的新型地下结构暗挖施工技术,首次应用于建造沈阳地铁二号线新乐遗址站风道与主体结构工程,取得了显著的经济效益和社会效益.NTR工法对解决复杂条件下的地下结构建造及对环境要求较高的地下结构施工、超浅埋大跨度地下结构和近接地下结构施工方面有非常广阔的应用前景.
本文结合2009年度沈阳大型仪器设备共享服务专项基金项目“沈阳地铁新管幕结构体系测试与服务”与住房与城乡建设部科技开发项目“地下大跨度新管幕结构体系静力承载力与变形性能研究”,以沈阳地铁二号线新乐遗址车站新管幕工程为依托,采用理论分析、数值模拟、以及试验研究等手段并结合现场监测成果,对城市地铁新管幕结构施工力学行为及新管幕肋梁结构受力特点进行了较为全面的研究,主要内容如下：
(1)研究密排大直径钢顶管施工过程中的力学行为.密排大直径钢顶管施工是NTR工法的基础,施工中需要顶进多根大直径钢管.本文以有限元数值模拟为手段并结合现场实测数据,以新乐遗址站新管幕工程钢顶管施工全过程为分析对象,系统地分析NTR工法大直径钢顶管施工过程中地表变形的变化规律,对大直径钢管受力特点进行讨论,并分析了不同施工工况等因素的影响.
(2)进行了新管幕结构结点模型的静力试验研究.新管幕肋梁结构是采用NTR工法建造的大断面新型地下结构体系,因新管幕结构的特殊性,纵梁与肋环梁通过大量结点相连,因此,结点设计的合理与否直接影响结构的可靠性.因此,本文利用试验方法,研究了新管幕肋梁结构结点的破坏特点及结点极限承载力,重点研究新管幕肋梁结构结点的破坏模式及破坏机理.在此基础上,分析了截面偏移率等因素对新管幕肋梁结构结点力学性能的影响,并根据结点不同破坏特点提出了简化计算公式.
(3)进行了局部新管幕结构模型的抗弯性能试验研究.对新管幕肋梁结构基本构件的弯曲承载能力进行静力试验研究.根据试验结果,对不同形式构件的破坏特点及极限承载力等进行了详细的分析讨论.根据分析结果,提出弯曲承载能力计算的简化计算公式,并在此基础上根据不同情况分别给出了相应的处理措施,可作为在实际应用过程中的参考依据.
(4)利用数值模拟方法,并结合现场实测结果,进行了开挖全过程的数值模拟分析.以新乐遗址站新管幕工程为原型,以新管幕主体结构施工全过程为研究对象,进行新管幕结构施工过程的三维弹塑性数值模拟分析.主要对其力学状态、内力变化规律、变形特点及在各施工阶段中地层变形特点进行了系统研究.并根据分析结果,总结和归纳出其受力及变形的一些规律性的认识,同时对其主要影响因素进行了分析,为新管幕结构设计施工提供一定参考,并对新管幕工法的推广应用奠定科学合理的理论基础.
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