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第23卷第2期辽宁省交通高等专科学校学报Vol.23No.2

2021年4月JOURNALOFLIAONINGPROVINCIALCOLLEGEOFCOMMUNICATIONSApr.2021

文章编号：1008-3812(2021)02-011-04

复杂环境下大口径顶管施工对周围环境的影响研究

白雨千

（中铁十八局集团第五工程有限公司，天津300459）

摘要本文依托于某顶管工程，在施工前通过有限元分析软件对其进行建模处理，以分析计

算出顶管施工时周围土体的变化规律；通过实际测量获取顶管施工过程中土体的实际变形规律，并

以理论计算数据对施工质量进行控制。

关键词复杂环境；顶管施工；土体变形规律；数值模拟

中图分类号：TU990.3文献标识码：B

1引言件，所建立模型如图1所示。顶管垂直下穿电缆

顶管施工在1896年开始于美国北太平洋公沟，其尺寸如图2所示。

司，而我国引入的时间则相对较晚，北京地区在

1953年开始国内的第一项顶管施工工程。经过几

十年的发展，我国的顶管施工技术已经有了较大

的提高，尤其是对于城市中长距离和大直径的顶

管工程[1-3]o作为一种不开挖的掘进施工，顶管

施工过程中所需占地较小，施工时的噪音等也较

小。在建筑物较多以及交通较为繁忙的路段开展

施工具有较大的优势。但顶管施工时容易对周围

土体造成一定的扰动，而土体的扰动容易导致周

围建筑物产生一定的安全隐患，为此，在开展顶图1模拟图

管施工时必须对周围环境进行分析。

2有限元分析

建模背景参考某顶管工程，该工程所处地貌

为河口相冲积平原，有着较为平坦的地势环境，

工程沿线覆盖有较多的填土，沉积物为主要的下

部填土类型，并且主要为粉质土，因地下土层具

有不均匀的复杂性，故在建模时将其划分为三层

进行考虑。鉴于本文的研究重点在于顶管与地表

沉降的关系，故本文选取该项目的直线段作为代图2电缆沟尺寸示意图

表进行分析。该直线段所处区域有着0.555%的沿顶管轴线以及横向方向，土体共有50m的

坡度，鉴于该坡度较小，故本文在建模时将忽略覆盖范围，并且具有30m的覆盖深度，顶管轴心

不计，全程模拟水平顶进的情况。工程锁采用的与地表保持有8m的间距；采用钢筋混凝土管作

圆形顶管机具有4180mm的外径，所采用管节的为顶管材料，并在模拟时取25m进行分析；以

混凝土强度为C50，内外径分别为3500mm，20mm厚度的等代层作为管节外侧泥浆套。

4140mm，每段管节的长度均为2500mm。鉴于该工程主要覆盖土质为粉质土，故本文

本次模拟采用的是ABAQUS有限元分析软在对其进行分析时采用Mohr-Coulomb的弹塑性

收稿日期：2020-10-19

作者简介：白雨千（1989—），女，四川省成都市人，助理工程师。研究方向：建筑工程

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辽宁省交通高等专科学校学报2021年

模型进行分析。土体弹性模量基于地区经验进行会使得沉降在最终逐渐稳定下来。从图4()可

确定，以3-4倍的压缩模量为准。看出，摩阻力对顶管机头后方沉降影响较大，对