1大斷面管幕－箱涵頂進應用技術(shù)研究上海市第二市政工程有限公司中環(huán)線建設發(fā)展有限公司同濟大學

上海市隧道工程軌道交通設計研究院

二零零五年十二月大斷面管幕－箱涵頂進應用技術(shù)研究城市地下空間的大規(guī)模開發(fā)利用穿越重要地帶的地下穿越工程大量出現(xiàn)地鐵、鐵路路網(wǎng)以及市政、高速公路路網(wǎng)等的大規(guī)模建設地下穿越工程需求1概述—超近間距/交叉穿越—城市密集建（構(gòu)）筑物群中施工—城市生命線及機場飛行區(qū)的高風險穿越面臨的難題：近間距、空間立體交叉穿越技術(shù)需求一、概述盾構(gòu)隧道等地下工程施工過程中，會破壞原有巖土體的平衡和穩(wěn)定狀態(tài)，必將不同程度地對周圍巖土介質(zhì)產(chǎn)生擾動。地面與地下都非常復雜的軟土地層中進行施工，容易造成對地面道路、建筑物和地下管線等周圍環(huán)境諸如沉降、隆起、傾斜和位移、破壞或失穩(wěn)塌方；涌水和突水等不利影響。一、概述擾動變形是一種不確定性過程，受到諸如土性特征、施工工藝、外部荷載、邊界條件、時間效應等眾多不確定性確定性因素的影響。存在變形預測難、控制難、控制變形費用高等難題，而且技術(shù)難度大，風險高。2國內(nèi)外現(xiàn)狀及趨勢施工方法的發(fā)展趨勢明挖暗挖盾構(gòu)頂管法管棚法箱涵法管幕法其他管棚與管幕

管棚法：頂部打入鋼管（鋼管間不連接），壓注漿液，在管棚保護下開挖，立鋼拱架，澆筑混凝土結(jié)構(gòu)。管幕法：頂部或四周打入相互連接的鋼管，形成管幕的臨時支護。在管幕保護下采用立鋼拱架開挖或箱涵頂進開挖。2國內(nèi)外現(xiàn)狀及趨勢

理論研究方面易宏偉、孫鈞(2000)就盾構(gòu)施工對軟粘土的擾動機理進行分析李兆平(2000)等研究了考慮開挖擾動和基質(zhì)吸力影響的基坑邊坡安全性王立忠(2001)等分析了施工擾動對軟地強度的影響孫鈞(2001)等就盾構(gòu)施工擾動與地層移動及其智能神經(jīng)網(wǎng)絡預測進行探討盛謙(2003)研究了深挖巖質(zhì)邊坡開挖擾動區(qū)與工程巖體力學性狀孫鈞(2004)等研究了受施工擾動影響土體環(huán)境穩(wěn)定理論與變形控制Desai教授于1974年提出的擾動狀態(tài)概念(DisturbedStateConcept)近年來也得到了較大的發(fā)展，為工程巖土材料提供了一種新的的研究思路

盾構(gòu)隧道施工微擾動控制技術(shù)飽和淤泥質(zhì)粘土中，盾構(gòu)超近距穿越傾斜嚴重磚混結(jié)構(gòu)民房。在未加固條件下，利用微擾動控制技術(shù)，將房屋最大沉降控制在4-8mm以內(nèi)。3主要研究內(nèi)容與成果管幕－箱涵工法是一種新興的地下穿越工法。將箱涵工法和管棚(管幕)超前支護相結(jié)合，可用于大斷面結(jié)構(gòu)的地下穿越工程。該工法目前在我國已成功應用于：上海市中環(huán)線北虹路地下穿越工程、北京首都機場滑行道地下穿越工程、鄭開城市快速路下穿京港澳高速公路工程。鄭開快速路路下穿京港港澳高速公公路部分采采用超大斷斷面斜穿越越頂進技術(shù)術(shù)，該工程程具有：大大斷面、超超薄覆土、、斜穿越的的特點。大斷面：箱涵寬23.4米、高9.3米，頂板和和側(cè)壁厚1.3米、底板厚厚1.4米。超薄覆土：：上覆高速公公路平均厚厚度2m，最薄處僅僅有1.3m。斜穿越：箱涵軸線與與高速公路路斜交夾角角114.228度。技術(shù)措施：：箱涵分三節(jié)節(jié)，分別為為17m、18m、17m，采用中繼繼間法預制制頂進施工工；路面土體采采用大管棚棚支護、鋼鋼網(wǎng)格刃腳腳分割土體體支護技術(shù)術(shù)，穩(wěn)固掌掌子面；超大斷面箱箱涵斜穿越越頂進技術(shù)術(shù)研究電力電纜隧隧道工程穿穿越軌道交交通示意圖圖（12次），其中中上穿越2次上海世博電電力電纜隧隧道與軌道交通通交叉情況況基礎公司隧道公司市政二公司司盾構(gòu)法頂管法一標二標三標2#(已運營)[下穿]14#(規(guī)劃)[下穿]1#(已運營)[下穿]10#(施工圖)[上穿]13#(工可)[上穿]9#(施工圖)[下穿]13#(工可)[下穿]8#(已建)[下穿]4#已運營)[下穿]6#(已建)[下穿]7#(在建)[下穿]13#(工可)[下穿]軟土地區(qū)機機場飛行區(qū)區(qū)地下穿越越關(guān)鍵技術(shù)研研究上海機場建設指揮部同濟大學國內(nèi)外成功功案例分析析北京首都機機場——管幕法國內(nèi)外成功功案例分析析港珠澳大橋橋工程——管幕法19報告內(nèi)容一概況二技術(shù)難難點三研究成成果四課題創(chuàng)創(chuàng)新點20課題以上海市中環(huán)線北虹路地道為背景。該工程穿越虹橋路和西郊賓館，采用管幕－箱涵推進工法。國內(nèi)首次在軟土地層中進行的管幕－箱涵推進工程，也是目前世界上采用管幕－箱涵法施工的斷面最大、推進距離最長的隧道工程。結(jié)合上述具體工程，對管幕－箱涵推進工法的設計、施工中的關(guān)鍵技術(shù)問題進行了系統(tǒng)的研究．1課題背景一、概況21a工程地理位位置西郊賓館1課題背景虹橋路一、概況22b工程地質(zhì)情情況④號土含水水量約50％，粘聚力10kPa，內(nèi)摩擦角10.5度1課題背景北工作井南工作井管幕段④一、概況23c鋼管幕情況況長度：126m，鋼管幕：：φ970×10根數(shù)：80根，覆土厚度度：4.5～5.0m1課題背景基準管一、概況24d箱涵情況34.2m7.85m外包尺寸：34.2××7.85m頂板厚度：1.3m，底板厚度：：1.4m側(cè)墻厚度：1.0m，中墻厚度：：0.8m總長：126m，8節(jié)1課題背景一、概況252課題特點大斷面、長距離推進軟土不加固暗埋段后靠復合泥漿減阻一、概況26本工法273一、概況國內(nèi)外研究現(xiàn)現(xiàn)狀工程回顧（１）大池成成田線高速公公路通道：箱涵19.8m××7.33m，總長47m，37根直徑800mm鋼管；（２）日本山陽通道道：箱涵37.6m××9.0m,總長43.2m；（３）日本東東海道線垂井井－霞關(guān)原通通道：箱涵32.26m×8.9m,總長47.2m．FJ工法（管幕－FJ工法，注漿加固管管幕內(nèi)土體））ESA工法(注漿加固待開開挖土體)（１）1997年東海道線新新莊立體交叉叉工程（管幕－ESA工法）：箱涵25.5m×7.7m，長度82m,45根直徑812.8mm鋼管;（２）日本寶寶來隧道（ESA工法）：箱涵21.6m×7.8m，總長279.5m;（３）日本信信太山隧道（（ESA工法）：箱涵26.6m×8.3m，總長156m。1971年首次在日本本的Kawase－Inae采用管幕法穿穿越鐵路的通通道,長10m（Coller,Philip），以后大量量應用并開發(fā)發(fā)出ESA（endlessself-advancing）、FJ(frontjacking)工法、PCR工法等。28FJ工法ESA工法一、概況況國內(nèi)外研究現(xiàn)現(xiàn)狀3PCR工法291979年歐洲（比利利時）采用管幕－礦山工工法Antewerp地鐵車站，上上單排，直徑徑為1.5m石棉水泥管，，管幕長13m(G.Musso)1991年美國應用管幕－礦山工工法修建馬蹄形的的雙圓隧道，，單孔寬6.4m,高7m,21根鋼管，直徑徑為770mm，長55m，土質(zhì)為砂礫礫石。(Coller,Philip)1989年中國臺灣采采用管幕—ESA工法修建臺北松山山機場地下通通道，長100m，箱涵22m×7m，72根直徑812.8mm鋼管，水平注漿加固固管幕內(nèi)土體體（亞新工程顧顧問公司提供供）1993年馬來西亞采采用管幕－礦山工工法修地下通道,長65m,管徑780mm,硬土(G.Musso)3一、概況國內(nèi)外研究現(xiàn)現(xiàn)狀工程回顧共同點:管幕內(nèi)土體自自立或被加固固;箱涵推進需先先設置導洞30理論研究

試驗研究

設計理論

3一、概況國內(nèi)外研究現(xiàn)現(xiàn)狀YoshiakiGOTO（日本，1984）對管幕接頭頭做過理論分分析;Satoh.S（1996）采用彈性地地基梁分析管管幕的力學作作用；W.L.Tan（新加坡，2003）利用FLAC軟件對管幕法法隧道進行了了二維數(shù)值分分析大川孝等（（日本，1985）對管幕接頭頭試驗研究；；YoshiakiGOTO（日本，1984）對管幕工程進進行過現(xiàn)場實實測研究姚大鈞等（中中國臺灣,2004）介紹了軟粘粘土中管幕－－ESA工法的設計要要點,并對松山機場場的管幕-ESA工法工程進行行了有限元分分析和比較。。314一、、概概況況關(guān)注注的的問問題題鋼管幕的頂進精度?管幕內(nèi)土體不加固?推進力多大?建筑空隙?鋼管幕的作用?后靠如何?出洞安全??地表變形控制?32二、、技技術(shù)術(shù)難難點點難點點一一：鋼鋼管管幕幕頂頂進進高精精度度姿姿態(tài)態(tài)控制制技技術(shù)術(shù)難點點二二：箱箱涵涵進進、、出出洞洞穩(wěn)定定性性控制制難點點三三：箱箱涵涵推推進進后靠靠穩(wěn)穩(wěn)定定性性分分析析方法法難點點四四：箱箱涵涵推推進進姿態(tài)態(tài)控制制技技術(shù)術(shù)難點點五五：箱箱涵涵推推進進阻力力計計算算方法法及及減阻阻技術(shù)術(shù)難點點六六：箱箱涵涵網(wǎng)網(wǎng)格格開挖挖面面穩(wěn)穩(wěn)定定性性控制制技技術(shù)術(shù)難點點七七：箱箱涵涵推推進進地地層層變形形預預測測及控制制技術(shù)術(shù)33A技術(shù)術(shù)難難點點鋼管管帶鎖鎖口口導致致管管幕幕姿姿態(tài)態(tài)控控制制困困難難80根鋼鋼管管幕幕頂頂進進誤差差積積累累施工工順順序序?qū)榷鹊牡挠坝绊戫憜枂栴}題1鋼管管幕幕頂頂進進高高精精度度姿姿態(tài)態(tài)控控制制技技術(shù)術(shù)三、、研研究究成成果果34B控制制要要點點鋼管管幕幕頂頂進進高高精精度度姿姿態(tài)態(tài)控控制制技技術(shù)術(shù)1高程程和和水水平平偏偏差差控控制制研制制出出泥泥水水平平衡衡掘掘進進機機避免免誤誤差差積積累累機頭頭旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)控控制制研制制SJ型泥泥水水平平衡衡掘掘進進機機①RSG激光光反反射射誘誘導導糾糾偏偏裝裝置置②傾傾斜斜儀儀傳傳感感器器顯顯示示③過過渡渡鋼鋼管管導導向向措措施施④姿姿態(tài)態(tài)控控制制曲曲線線①刀刀盤盤逆逆轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)②單單側(cè)側(cè)加加配配重重③傾傾斜斜儀儀傳傳感感器器顯顯示示④限限位位塊塊設置置多多重重基基準準管管采用用異異型型鎖鎖口口合理理施施工工順順序序三、、研研究究成成果果35鋼管管幕幕頂頂進進高高精精度度姿姿態(tài)態(tài)控控制制技技術(shù)術(shù)1合理理施施工工順順序序先上上后后下下施施工工影影響響示示意意有限限元元分分析析結(jié)結(jié)果果先上上排排后后下下排排頂頂進進鋼鋼管管幕幕,則上上排排管管幕幕沉沉降降增增加加25mm三、、研研究究成成果果36C應用用效效果果采用用以以上上措措施施后后，，管管幕幕的的精精度度可可控控制制在在30mm以內(nèi)內(nèi)鋼管管幕幕頂頂進進高高精精度度姿姿態(tài)態(tài)控控制制技技術(shù)術(shù)1三、、研研究究成成果果37D小結(jié)結(jié)帶鎖鎖口口的的鋼鋼管管幕幕的的頂頂進進精精度度可控制制在在3cm內(nèi)設置置多多根根基基準準管管頂進進能能消消除除誤誤差差積積累累作為為施施工工對對策策，，當當偏偏差差較較大大時時可可采采用用異異型型鎖鎖口口鋼鋼管管幕幕由下下至至上上的的鋼鋼管管幕幕施施工工順順序序?qū)芄苣荒豁旐斶M進精精度度和和地地表表變變形形均均有有利利鋼管管幕幕頂頂進進高高精精度度姿姿態(tài)態(tài)控控制制技技術(shù)術(shù)1三、、研研究究成成果果38A技術(shù)術(shù)難難點點：：箱涵涵進進、、出出洞洞控控制制技技術(shù)術(shù)2出洞洞工工藝藝地下下墻墻拆拆除除后后整整體體穩(wěn)穩(wěn)定定性性鋼管管幕幕對對出出洞洞穩(wěn)穩(wěn)定定的的作作用用出洞洞加加固固的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性計計算算方方法法進洞洞穩(wěn)穩(wěn)定定性性計計算算方方法法三、、研研究究成成果果39箱涵涵進進、、出出洞洞控控制制技技術(shù)術(shù)2出洞洞前前縱縱斷斷面面出洞洞時時縱縱斷斷面面縱斷面

B出洞洞示示意意：：三、、研研究究成成果果40C出洞洞穩(wěn)穩(wěn)定定性性計計算算方方法法箱涵涵進進、、出出洞洞控控制制技技術(shù)術(shù)2加固固體體穩(wěn)穩(wěn)定定性性計計算算簡簡圖圖抗滑滑穩(wěn)穩(wěn)定定強度度條條件件建立立管管幕幕作作用用下下重重力力式式擋擋土土墻墻的的計計算算方方法法（１１））采采用用彈彈性性地地基基梁梁理理論論分分析析鋼管管幕幕的的卸卸載載作作用用（２２））按按重重力力式式擋擋土土墻墻對對加固固體體抗抗滑滑穩(wěn)穩(wěn)定定與與強強度度進進行行驗驗算算三、、研研究究成成果果41縱向受力計算簡圖箱涵涵進進、、出出洞洞控控制制技技術(shù)術(shù)2平衡衡方方程程位移協(xié)調(diào)方程

體積相等三、、研研究究成成果果42箱涵涵進進洞洞示示意意接近近接接收收井井時時的的開挖挖面面穩(wěn)穩(wěn)定定性性接收收井井地下下墻墻的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性D進洞洞穩(wěn)穩(wěn)定定性性箱涵涵進進、、出出洞洞控控制制技技術(shù)術(shù)2三、、研研究究成成果果43將鋼鋼管管幕幕的的上上覆覆土土重重簡簡化化為為荷荷載載，，采采用用極限限分分析析方方法法計算算主主動動土土壓壓力力值值根據(jù)據(jù)上上述述計計算算分分析析：：當箱箱涵涵逐逐漸漸接接近近接接收收井井地地下下墻墻時時,由于于前前方方土土體體厚厚度度的的變變薄薄，，導導致致主主動動土土壓壓力力越越來來越越小小(1)進洞洞開開挖挖面面穩(wěn)穩(wěn)定定箱涵涵進進、、出出洞洞控控制制技技術(shù)術(shù)2距地地下下墻墻的的距距離離與與土土壓壓力力的的關(guān)關(guān)系系三、、研研究究成成果果44(2)進洞洞接接收收井井地地下下墻墻穩(wěn)穩(wěn)定定箱涵涵進進、、出出洞洞控控制制技技術(shù)術(shù)2三、、研研究究成成果果因箱箱涵涵擠擠土土推推進進，，接接收收井井基基坑坑土土壓壓力力過過大大（（大于于靜靜止止土土壓壓力力）），，需要要在在接接收收井井內(nèi)內(nèi)設設置置斜斜撐撐為避避免免箱箱涵涵擠擠土土推推進進，，需需控控制制推推進進阻阻力力（（主主要要是是迎迎面面阻阻力力））不超超過過接接收收井井設設計計土土壓壓力力，并并應應適適當當在在網(wǎng)網(wǎng)格格內(nèi)內(nèi)挖挖土土45E應用用效效果果箱涵涵進進、、出出洞洞控控制制技技術(shù)術(shù)2抗滑滑穩(wěn)穩(wěn)定定強度度條條件件分析析：：在管管幕幕作作用用下下，，采采用用3m加固固長長度度，，強強度度（（qu）為為1.2MPa可滿滿足足穩(wěn)穩(wěn)定定若不考慮管幕幕卸載作用用，則加固長長度12m，強度300kPa實際采用的的3m攪拌樁＋5m注漿加固措措施三、研究成成果46F小結(jié)箱涵進、出出洞控制技技術(shù)2三、研究成成果提出了鋼管管幕卸載作作用下彈性性地基梁理理論與重力式擋土土墻結(jié)合的的加固體穩(wěn)定定性分析方法基于上述方方法，可對對加固長度度和加固體體強度進行優(yōu)化，使得抗滑滑穩(wěn)定系數(shù)數(shù)和強度系系數(shù)基本接接近進洞時，隨著箱涵網(wǎng)網(wǎng)格工具頭頭接近地下下墻，開挖挖面土壓力力逐漸減小小，開挖面的穩(wěn)穩(wěn)定性因此此逐漸得到到提高；接接收井地下下墻的穩(wěn)定定則依靠坑坑內(nèi)的斜撐撐設置、推推進阻力控控制和網(wǎng)格內(nèi)挖土土降壓方式式來解決47箱涵推進后后靠穩(wěn)定性性分析方法法3A加固土體為為后靠加固寬度與與箱涵縱軸軸線方向上上位移采用三維有有限單元法法研究加固固長度和寬寬度的關(guān)系系加固長度與與箱涵縱軸軸線方向上上位移三、研究成成果48箱涵推進后后靠穩(wěn)定性性分析方法法3B暗埋段為后后靠三維分析模模型采用三維有有限單元法法研究工作作井、后靠靠墻體、推推進平臺及及暗埋段受力及變形形工作井變形形后靠墻彎矩矩推進臺應力力三維分析結(jié)結(jié)果三、研究成成果49箱涵推進后后靠穩(wěn)定性性分析方法法3C方案優(yōu)選分析結(jié)果后靠土體暗埋段159900kN200000kN280000kN后靠墻豎向彎矩(kN.m)5592(-5940)2725(-2764)3903(-4583)推進臺x向膜應力(kPa)5468956311434管幕鋼管約束力(kN)210422193176暗埋段等效彈簧結(jié)點約束力(kN)-557837三、研究成成果50箱涵推進后后靠穩(wěn)定性性分析方法法3D應用效果采用暗埋段段能顯著節(jié)約造價、、節(jié)省工期期暗埋段作為為后靠，顯顯著減小了了后靠結(jié)構(gòu)構(gòu)中的內(nèi)力力（減小30%）,安全度提高高暗埋段能提提供更高的的推進反力力約增加14000t實際采用暗暗埋段作為為后靠三、研究成成果51箱涵推進后后靠穩(wěn)定性性分析方法法3E小結(jié)采用加固土土體作為推推進后靠時時，增加加加固寬度比比加固長度度有效；采用暗埋段段作為后靠靠，安全、、經(jīng)濟、快快速；暗埋段作為為后靠需要要驗算暗埋埋段的局部部抗壓和穩(wěn)穩(wěn)定性．三、研究成成果52A技術(shù)難點長距離、大大斷面，水水平姿態(tài)控控制困難首次采用管管幕內(nèi)箱涵網(wǎng)格擠擠土推進B控制方法采用計算機液壓壓同步推進進系統(tǒng)控制水平姿姿態(tài)采用彈性地基梁梁理論預測測豎向姿態(tài)態(tài)采用網(wǎng)格內(nèi)挖土土動態(tài)調(diào)整整豎向姿態(tài)態(tài)箱涵推進姿姿態(tài)控制技技術(shù)4三、研究成成果53導向墩箱涵水平偏差導導向墩控制制水平姿態(tài)控控制措施計算機同步步推進系統(tǒng)統(tǒng)箱涵推進姿姿態(tài)控制技技術(shù)4三、研究成成果54箱涵推進姿姿態(tài)控制技技術(shù)4計算機同步步推進系統(tǒng)統(tǒng)由行程儀傳傳感器測得的位移移信號傳至至計算機，由計算機機調(diào)整10臺泵站電機變頻器器，調(diào)整油泵流量控制油缸推進速度三、研究成成果55擠土推進高高程姿態(tài)計計算簡圖擠土推進，網(wǎng)格格前端受到到向上作用用力，促使使抬頭豎向姿態(tài)控控制計算方方法箱涵推進姿姿態(tài)控制技技術(shù)4三、研究成成果56挖土推進高高程姿態(tài)計計算簡圖網(wǎng)格內(nèi)挖土土推進，網(wǎng)格格前端受到到向下作用用力，促使使低頭豎向姿態(tài)控控制計算方方法箱涵推進姿姿態(tài)控制技技術(shù)4三、研究成成果57以第四節(jié)箱箱涵推進結(jié)結(jié)束后為例例，計算箱箱涵豎向位位移當計算得到抬抬頭量為3cm實測抬頭量量為4.5cm箱涵推進姿姿態(tài)控制技技術(shù)4三、研究成成果58C應用效果水平偏差可可控制在±40mm范圍內(nèi)箱涵推進姿姿態(tài)控制技技術(shù)4三、研究成成果59箱涵推進姿姿態(tài)控制技技術(shù)4C應用效果高程偏差可可控制在±40mm范圍內(nèi)三、研究成成果60D小結(jié)箱涵推進姿姿態(tài)控制技技術(shù)4三、研究成成果大斷面箱涵涵液壓同步步推進系統(tǒng)統(tǒng)，可以動動態(tài)調(diào)整箱箱涵的水平平姿態(tài)；采用彈性地地基梁理論論，根據(jù)不不同的挖土土工況建立立的鋼管幕幕作用下的的計算模型型，可以有有效地預測測箱涵的豎豎向姿態(tài)；；網(wǎng)格內(nèi)挖土土推進減小小抬頭，而而擠土推進進則加劇抬抬頭；通過過網(wǎng)格內(nèi)挖挖土可有效效地調(diào)整網(wǎng)網(wǎng)格工具頭頭姿態(tài)．61A技術(shù)難點箱涵推進阻阻力計算方方法及減阻阻技術(shù)5B技術(shù)措施三、研究成成果摩擦系數(shù)不易確定迎面阻力理論解析困困難箱涵推進注漿減阻無無先例通過試驗配置特種減減阻泥漿試驗測定摩擦系數(shù)提出大斷面面箱涵注漿工藝及及減阻措施施按被動土壓壓力近似計算迎面阻力根據(jù)實測數(shù)數(shù)據(jù)給出經(jīng)驗計算公公式62研制特種復復合泥漿：：鈉基膨潤潤土、聚合合物、正電電膠。采用止水泥泥漿和復合合泥漿兩類類注漿系統(tǒng)統(tǒng)特種泥漿箱涵推進阻阻力計算方方法及減阻阻技術(shù)5三、研究成成果63測定不同泥泥漿配比的的摩阻系數(shù)數(shù)摩阻系數(shù)測測定箱涵推進阻阻力計算方方法及減阻阻技術(shù)5三、研究成成果64迎面阻力理理論計算箱涵推進阻阻力計算方方法及減阻阻技術(shù)5迎面阻力擠土推進迎迎面阻力近近似計算公公式：三、研究成成果根據(jù)不同挖挖土工況，，分別采用用不同的計計算模式．．對于擠土土推進而言言，可按被被動土壓力力近似計算算迎面阻力力,同時考慮管管幕的作用用(本工程管幕幕超載約30%)。65推進阻力規(guī)規(guī)律分析箱涵推進阻阻力計算方方法及減阻阻技術(shù)5首節(jié)箱涵在在推進平臺臺上推進時時，啟動摩阻系系數(shù)為0.83；啟動后，，在平臺上上摩阻力系數(shù)數(shù)約為0.42；每鎬的開始始推力比結(jié)結(jié)束推力大大，約增加3％．整體而言，，隨著推進進距離增加，推進阻力增增大；每節(jié)箱涵推推進中推進進力逐漸減減小，其原原因是推進進中泥漿套套完全形成后摩阻系數(shù)減減小．三、研究成成果66推進阻力經(jīng)經(jīng)驗計算公公式a）未形成泥泥漿套首節(jié)啟動推推力為b）形成泥漿漿套c）迎面阻力力相當于靜止止土壓力的的1.37倍，重力的的1.12倍啟動后推力力為每節(jié)啟動動推力為為每節(jié)結(jié)束束推力為為本工程本工程本工程箱涵推進進阻力計計算方法法及減阻阻技術(shù)5三、研究究成果67經(jīng)驗公式式擬合圖圖箱涵推進進阻力計計算方法法及減阻阻技術(shù)5由于摩擦擦系數(shù)是是變化的的，且第第二節(jié)箱箱涵一部部分與管管幕接觸觸，而導導致擬合合誤差。三、研究究成果68C小結(jié)采用特種種泥漿減阻阻，可極大大的降低推進進阻力，泥漿套套的減阻阻作用取取決于泥泥漿套的的形成程程度；開挖面迎迎面土壓壓力與推推進工況況密切相相關(guān)，擠擠土推進進時可近似按被被動土壓壓力計算算；每節(jié)箱涵涵起始推推進阻力力大于結(jié)結(jié)束阻力力，每鎬鎬起始推推進阻力力大于結(jié)束束推進阻阻力；推進阻力力經(jīng)驗公公式對以后工工程有重重要的參參考價值值．箱涵推進進阻力計計算方法法及減阻阻技術(shù)5三、研究究成果69A技術(shù)難點點管幕內(nèi)軟軟土不加固,如何維持持開挖面面的穩(wěn)定定性穩(wěn)定性計算理論論和方法法箱涵網(wǎng)格格開挖面面穩(wěn)定性性控制技技術(shù)6鋼管幕對對穩(wěn)定性性作用網(wǎng)格前端端土壓力力分布網(wǎng)格內(nèi)摩摩阻力分分布規(guī)律律網(wǎng)格尺寸寸計算方方法三、研究究成果70借鑒網(wǎng)格格式盾構(gòu)構(gòu)經(jīng)驗，，采用一一定入土土深度的的開口網(wǎng)格格工具頭頭維持穩(wěn)穩(wěn)定建立維持持開挖面面穩(wěn)定的的計算方法法：（１）采用彈性性地基梁梁理論建建立計算算模型，，考慮管管幕的卸卸載作用用（２）采用有限限元分析析網(wǎng)格前前端的土土拱卸載載效應（３）根據(jù)網(wǎng)格格內(nèi)摩阻阻力平衡衡條件，，建立網(wǎng)網(wǎng)格內(nèi)土土壓力分分布規(guī)律律公式B技術(shù)措施施箱涵網(wǎng)格格開挖面面穩(wěn)定性性控制技技術(shù)6三、研究究成果71箱涵網(wǎng)格格開挖面面穩(wěn)定性性控制技技術(shù)6實驗研究究表明：：在土體體飽和度度降低的的條件下下，土體體自立高高度明顯顯的提高高穩(wěn)定性性得到提提高。B技術(shù)措施施非飽和土土的力學學性質(zhì)對對穩(wěn)定影影響研究究三、研究究成果72網(wǎng)格內(nèi)土土壓力的的分析示示意圖側(cè)視圖軸測圖網(wǎng)格工具具頭內(nèi)壁壁土壓力力分布規(guī)規(guī)律箱涵網(wǎng)格格開挖面面穩(wěn)定性性控制技技術(shù)6三、研究究成果73平衡方程程土壓力分分布網(wǎng)格臨界界入土深深度箱涵網(wǎng)格格開挖面面穩(wěn)定性性控制技技術(shù)6三、研究究成果74正面土壓力kPa計算值/m試驗值/m841.201.2993.51.311.3698.21.361.40網(wǎng)格臨界界入土深深度計算算值與試試驗值箱涵網(wǎng)格格開挖面面穩(wěn)定性性控制技技術(shù)6三、研究究成果75采用三維維有限元元模擬土土拱卸載載效應網(wǎng)格前端土拱拱效應箱涵網(wǎng)格開挖挖面穩(wěn)定性控控制技術(shù)6應力轉(zhuǎn)移土拱卸載效應應值三、研究成果果76土拱卸載效應應計算模型及及云圖箱涵網(wǎng)格開挖挖面穩(wěn)定性控控制技術(shù)6三、研究成果果77不同網(wǎng)格間距距的土拱卸載載效應E-E線箱涵網(wǎng)格開挖挖面穩(wěn)定性控控制技術(shù)6土拱卸載效應應值三、研究成果果78不同網(wǎng)格長度度時的土拱卸卸載效應E-E線箱涵網(wǎng)格開挖挖面穩(wěn)定性控控制技術(shù)6三、研究成果果79研究結(jié)果表明明：1土拱卸載效應應的存在顯著著減小網(wǎng)格面面的土壓力2網(wǎng)格間距越大大，土拱卸載載效應越大；；網(wǎng)格入土深深度越小，土土拱卸載效應應也越大,且在10％～50％之間變化３３網(wǎng)格入土土深度越大，，平衡土壓力力的摩擦力越越大箱涵網(wǎng)格開挖挖面穩(wěn)定性控控制技術(shù)6三、研究成果果80C使用情況箱涵網(wǎng)格開挖挖面穩(wěn)定性控控制技術(shù)6①網(wǎng)格內(nèi)壁土土壓力分布模模式②網(wǎng)格內(nèi)土體體的力學平衡衡條件③土體抗剪強強度條件④土體自穩(wěn)高高度網(wǎng)格設計依據(jù)據(jù)計算結(jié)果（依據(jù)理論分分析與模型試試驗）網(wǎng)格凈寬為1.1～1.3m（刃口寬20cm）凈高為1.2～1.4m，長度為1.2～1.5m。實際采用網(wǎng)格凈寬約為為1.3m（刃口寬20cm）凈高約為1.4m，長度約為1.3m。三、研究成果果81D小結(jié)箱涵網(wǎng)格開挖挖面穩(wěn)定性控控制技術(shù)6三、研究成果果管幕的作用：在網(wǎng)格內(nèi)挖挖土管幕起卸載作作用，減小了開挖面面的土壓力，，提高了開挖挖面土體的穩(wěn)穩(wěn)定性；土拱卸載效應應：因網(wǎng)格前端端產(chǎn)生土拱卸卸載效應，使使網(wǎng)格開挖面面穩(wěn)定性系數(shù)提提高約10％～50％；網(wǎng)格內(nèi)壁平衡衡的作用：網(wǎng)格內(nèi)土體體和鋼板間的的摩擦力可平平衡前端土壓壓力。82A技術(shù)難點箱涵推進地層層變形預測及及控制技術(shù)7三、研究成果果鋼管幕對地表變形的的力學作用機機理挖土工況、推推進速率、注注漿壓力對地表變形影影響建筑空隙大小的確定83通過理論和模型試試驗研究了管幕的的不同挖土狀狀態(tài)下管幕的力學作作用計算方法通過模型試驗研究推進速率率對地表變形形的影響通過有限元法研究注漿壓力力對地表變形形的影響B(tài)P人工神經(jīng)網(wǎng)絡絡多步滾動預測測方法對管幕幕頂進和箱涵涵頂進中地表表變形進行預預測通過經(jīng)驗估算確定建筑空隙隙B技術(shù)措施箱涵推進地層層變形預測及及控制技術(shù)7三、研究成果果84鋼管幕的卸載載作用箱涵推進地層層變形預測及及控制技術(shù)7假設：鋼管幕為彈性性地基梁網(wǎng)格前方土體體處于主動平平衡狀態(tài)三、研究成果果85箱涵推進地層層變形預測及及控制技術(shù)7強度條件位移協(xié)調(diào)方程

三、研究成果果86管幕下下土壓壓力數(shù)數(shù)值模模擬結(jié)結(jié)果開挖后后，管管幕下下土壓壓力減減小，，表明明松動動區(qū)范范圍內(nèi)內(nèi)管幕幕承擔擔部分分上部部荷載載箱涵推推進地地層變變形預預測及及控制制技術(shù)術(shù)7松動區(qū)區(qū)三、研研究成成果87

頂部管幕承擔上覆土重比例箱涵前端松動區(qū)范圍彈性地基梁理論31.8％15.3m數(shù)值模擬31％11m相似模型試驗(1:25)30％～40％12.5m結(jié)論：：箱涵涵前端端約15m的范圍圍為主主要的的松動動區(qū)區(qū)域，，相應應管幕幕段的的卸載載量約約為30％％。三種研研究結(jié)結(jié)果比比較表表箱涵推推進地地層變變形預預測及及控制制技術(shù)術(shù)7三、研研究成成果88研究表表明：：箱涵涵每推推進1m，隆起起量控控制在在3mm時，超超載比比為30％鋼管幕幕的超超載作作用箱涵推推進地地層變變形預預測及及控制制技術(shù)術(shù)7超載比比：三、研研究成成果89隆起長長度與與鋼管管直徑徑超載比比與鋼鋼管直直徑箱涵推推進地地層變變形預預測及及控制制技術(shù)術(shù)7三、研研究成成果90推進速速率的的影響響較大的的頂進進速率率引起起地面面的變變形波波動較較大在實際際工程程中，，應采采用較較為合合理的的頂進進速率率，一一般采采用4~5mm/min，本本工程程實際際為10~15mm/min。箱涵推推進地地層變變形預預測及及控制制技術(shù)術(shù)7三、研研究成成果91注漿壓壓力影影響適當?shù)牡淖{漿壓力力能夠夠動態(tài)態(tài)調(diào)節(jié)節(jié)地表表變形形箱涵推推進地地層變變形預預測及及控制制技術(shù)術(shù)7三、研研究成成果92地表變變形智智能預預測采用神神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡對對已有有的數(shù)數(shù)據(jù)進進行學學習和和訓練練，預預測以以后的的變形形本工程程大部部分預預測值值的誤誤差都都控制制在±1mm之內(nèi)，，相對對誤差差控制制在5%以內(nèi)輸入層層中間層層輸出層層箱涵推推進地地層變變形預預測及及控制制技術(shù)術(shù)7三、、研研究究成成果果93建筑筑空空隙隙影影響響建筑筑空空隙隙對對地地表表變變形形影響響很很大大，基基本本是是沉沉降降的的極極值值；；根據(jù)據(jù)日日本本的的經(jīng)經(jīng)驗驗，，本本工工程程采采用用上上部部20cm，兩兩側(cè)側(cè)各各10cm的建建筑筑空空隙隙；建筑筑空空隙隙的的確確定定應應考考慮慮管管幕幕頂頂進進誤誤差差、、箱箱涵涵制制作作誤誤差差，，再再留留有有一一定定的的余余量量．．經(jīng)經(jīng)過過本本工工程程的的實實踐踐，，建建議議以以后后同同類類工工程程的的上上部部建建筑筑空空隙隙為5cm．箱涵涵推推