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《砂礫石地層長距離頂管頂力計算與分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、V01．42，No．4于I·J羅材第42卷第4期August，2016sfc．?！翱趎艿Hfld占磊jlf白把，{口Is2016年8月砂礫石地層長距離頂管頂力計算與分析王良，范俊密(東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，遼寧沈陽110006)摘要：頂力是長距離頂管施工中需要控制的關(guān)鍵性參數(shù)，它的準確計算對于頂管工程的意義重大。本文在分析了頂力的組成基礎(chǔ)上，充分考慮了土體參數(shù)、注漿效果及施工影響等因素。通過四種土壓力理論的計算對比，選擇馬斯頓理論進行頂力理論計算，并與工程實測數(shù)據(jù)對比，結(jié)果表明，本文的計算方法
2、切實可行。關(guān)鍵詞：頂力；長距離；土壓力；砂礫石中圖分類號：TU990．3文獻標志碼：A文章編號：1672—4011(2016)04—0134—03DOI：10．3969／j．issn．1672—4011．2016．04．0670前言近年來，由于頂管技術(shù)在城市中施工能避免對地面已有建筑和道路的干擾，該技術(shù)在城市地下管廊建設(shè)和更新工程中被廣泛應(yīng)用，尤其長距離大直徑頂管技術(shù)的發(fā)展，使得頂管技術(shù)的發(fā)展前景十分優(yōu)越。而頂力的計算是頂管施工中的重要環(huán)節(jié)，其大小直接影響工作井的強度設(shè)計、中繼間的位置及啟動、管線
3、土體擾動狀況及掌子面土壓力的穩(wěn)定。頂力的有效控制對頂管工程的順利完成具有重要的意義。目前，諸多學(xué)者給出了各種頂力理論計算公式和經(jīng)驗公式，而這些公式對參數(shù)的取值不盡相同，經(jīng)驗公式也只在特定地區(qū)適用，使計算結(jié)果差異較大。針對沈陽五愛變進線頂管工程具有長距離、管徑大、埋深大的特點，已有頂力計算公式并不適用，為此，本文將從頂力的推導(dǎo)計算、土壓力理論的選取、參數(shù)的取值及其他頂力理論計算，與實測數(shù)據(jù)對比得出適用于沈陽地區(qū)的頂力計算公式，以便為以后類似工程提供參考。1頂力的推導(dǎo)計算頂力從理論上分析，由兩部分組成
4、：迎面阻力和管周摩擦阻力。在通常情況下對于長距離的頂管工程管周摩擦阻力構(gòu)成了頂力的主要組成部分HJ。因此，先計算出頂管機前迎面阻力，再算出管周摩擦阻力，兩者之和即為總頂力。1．1迎面阻力的推導(dǎo)迎面阻力與掌子面的土壓力和頂管外徑D有關(guān)，通常介于主動土壓力與被動土壓力之間舊J，且在計算過程中應(yīng)考慮地下水的影響。對于砂性土來說，采用“水土分算”較為準確。筆者認為主動土壓力和被動土壓力的范圍較大，在工程計算中不容易控制，因此，本文考慮迎面阻力等于掌子面靜止土壓力，計算公式如下：．，n2——P0=等’{‘譏
5、·(H—HⅣ)+y’H艫1·Ko一2cv／瓦-+y妒·日Ⅳ作者簡介：王良(1990一)，男，河南駐馬店人，在讀碩士研究生，主要研究方向：頂管工程?！?34·式中，D為頂管外徑；3／甲為水的重度(10kN／m3)；y’為土的有效重度，7’=7，一10；珞為靜止土壓力系數(shù)，Ko=1一sinlio；c為粘聚力；H，為地下水位。1．2管土接觸壓力的推導(dǎo)管周摩擦阻力是由于頂管與周圍土層相互接觸產(chǎn)生的，建立合適的土壓力理論能夠準確計算管土間接觸壓力，從而推導(dǎo)出管周摩擦阻力的計算公式。經(jīng)典的管土接觸壓力分布如圖
6、1所示。0h側(cè)向土壓力o。垂直土壓力口]]]工]]廠、、．0／隊√◇o。地基反力圖1經(jīng)典管土接觸壓力分布示意圖Oh側(cè)向土壓力土壓力計算是管周摩擦阻力計算的基礎(chǔ)，常見的土壓力理論有四種，分別為：土柱理論、普氏理論、太沙基理論及馬斯頓理論。其中，土柱理論未考慮土體中卸荷壓力拱的存在，其余三種理論均考慮壓力拱效應(yīng)。土體中是否存在卸荷壓力拱需要根據(jù)兩個條件進行判斷，一是穩(wěn)定土層，土體具備一定的抗剪強度；二是管頂?shù)母餐梁穸热毡仨殱M足形成壓力拱的要求日≥2h，h為管頂處拱高∞j。管頂處垂直土壓力0"／3是土壓
7、力計算中一個關(guān)鍵問題，下面分別列出上述四種土壓力理論在管頂垂直土壓力刪處的計算公式，并針對覆土厚度日、內(nèi)摩擦角妒及粘聚力c等影響因素進行分析，以此來選取合適的土壓力理論進行管周摩擦阻力的計算。1)土柱理論：由于該理論未考慮卸荷壓力拱，按管頂以上土柱壓力計算，公式如下：盯以=弘H(2)式中，7，為土體重度，kN／m3；日為管頂覆土厚度，m。2)普氏理論：礦此="【詈+D．tan(詈一等)]幾n妒(s)式中，妒為土體內(nèi)摩擦角，rad；D為頂管外徑，m。3)太沙基理論：太沙基理論計算簡圖如圖2所示。1一
8、口2K／,H／Be盯以=L哥Fy，·B。(4)厶‘￥L式中，K為側(cè)向土壓力系數(shù)，太沙基通過砂土試驗研究發(fā)現(xiàn)，側(cè)向土壓力系數(shù)在土中各個部位都不相同，K取0．5～1．O之間較為合適渺為管土摩擦系數(shù)；曰。為擾動土寬度，曰。：Dcot(45。+§o／2／。、274)馬斯頓理論：馬斯頓理論計算簡圖如圖3所示。第42卷第4期礦I．J～宇材V01．42，No．42016年8只SichuanBuitd兩MaterialsAugust，2016圖2太沙基理論計算簡圖圖3馬斯頓理論計算簡圖盯“=L{F
