中小尺寸截面薄壁顶管顶推力的估算

杨 凯，肖尊群*，2，刘胜兵

1. 武汉工程大学土木工程与建筑学院，湖北 武汉 430074；2. 武汉工程大学兴发矿业学院，湖北 武汉 430074

大型管幕群的单根顶管的施工通常采用泥水平衡顶管技术。顶推力是顶管工程的一个重要施工参数。顶推力通常由端头迎面阻力和管壁侧摩阻力构成。关于顶推力的估算公式，国内外已经有不少研究成果。日本污水协会［1］提出JMTA 公式。Shimada 等［2］也提出了顶推力的经验估算公式，张鹏等［3］基于Persson 模型进一步得出考虑管土接触属性的顶进力估算公式。Chapman 等［4］和Sterling［5］基于现场监测数据，提出了考虑管土作用机理的顶推力预测模型。Beckmann 等［6］基于CoJack 法计算极限分析理论得到顶管最大允许顶推力估算公式。这些经验公式都是针对单个顶管，未考虑相邻既有顶管对顶推力的影响。同时，这些公式都是把单个管节假定为刚体进行推导，未考虑顶进过程中顶管本身的变化对顶推力的影响。一般而言，管幕群由多个薄壁顶管组成，按照一定的顺序开展顶管施工，相邻既有顶管对顶管顶推力有影响，甚至是不可忽略的。

为了研究相邻顶管对顶管顶推力的影响，采用强制位移法建立顶管顶进过程的数值分析模型，分析既有顶管存在的位置对顶管顶进力的影响。数值方法在确定顶管外壁与周围土体的接触力学行为方面较其他理论方法更具优势。Barla等［7］利用PFC2D 提高了微隧道技术在都灵地区的适用性，提出了微隧道顶推力的估算方法。Hasanpour 等［8］模拟了盾构掘进过程，以防止挤压场地中由于较大的位移导致岩体渗透到盾构单元中。……