穿湖区大管径顶管施工变形影响机理分析

程保民

(中建铁路投资建设集团有限公司，北京 102601)

1 概述

作为一种非开挖施工工艺，顶管在市政工程得到广泛应用，避免了开挖支护对周边空间的占用及交通的影响，也最大程度地减小了对周围土体的扰动[1-4]。顶管法施工工艺具有对地面干扰小、施工速度快、综合成本低等特点[5]。此外，湖区管道覆土较浅，常规顶管和拖拉管工艺无法有效应用于现场施工，常采用大直径顶管施工。为了探究大直径顶管施工过程中顶管自身变形、顶管周围土体变形、地面变形对施工安全影响。本文基于有限元分析软件ABAQUS针对××涉湖区长距离大管径顶管施工过程开展数值分析。

2 工程概况与地质条件

本项目依托××污水处理厂尾水排江工程，需在湖区下部进行顶管施工，其中依托工程的3号～2号竖井顶管段全长1 540.12 m，顶管机掘进过程中需下穿某湖区。穿湖段采用D4 000 mm的钢筋混凝土管作为套管，长2 500 mm，管节衬砌厚度400 mm，顶管法施工，套管内安装不锈钢支架和钢格栅板，其上敷设双排D1 200 mm PE管道。

区域内3号～2号井段，顶管穿越地层主要有淤泥质粉质黏土，厚度2 m，可塑粉质黏土厚度2.3 m，硬塑粉质黏土厚度8 m，强风化泥质粉砂岩，厚度3.1 m，其下为中风化泥质砂岩。

3 顶管施工模型及其建模过程

3.1 本构模型

土体是由岩石颗粒组成的松散颗粒体，其具有非线性、弹塑性、黏性、应变硬化(软化)、各向异性等复杂的应力应变特性，同时土体所处状态、应力路径、应力历史等对其应力应变特性也存在不同程度影响。……