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顶管施工为什么会引起地面变形

地面变形由以下五部分组成:


(1)掘进机到达前的地面变形


当掘进机远离测点时,土壤会受到刀盘切削搅动和振动的扰动。顶管施工土壤颗粒之间有孔隙(孔隙中含有水和空气)。顶管施工在扰动下,孔隙中的水和气体排出,土颗粒相对运动,土体受到一定程度的压缩,地面会发生轻微的沉降。


(2)掘进机到达时的地面变形


当掘进机接近时,顶管施工掘进机前方土壤受到千斤顶推力、刀盘截割剪切力和振动载荷的挤压,受力状态很复杂。


(3)掘进机通过时的地面变形


掘进机通过时,掘进机壳体与土层之间会形成剪切滑动面,顶管施工剪切滑动面附近的土层中会产生剪应力,引起地面变形。顶管施工推进速度越快,周围土体的剪应力和位移越大。

管道施工工程

(4)掘进机通过后的地面变形


为减少摩擦阻力,后续管接头直径比掘进机直径小2-5cm。顶管施工因此,当掘进机尾部通过时,管道周围的土壤会向管壁移动,以填充后续管接头周围的空隙,从而引起土壤移动。为了保持土层稳定,减少摩擦阻力,施工过程中必须在管节周围进行灌浆,并保持适当的灌浆压力。因此,这部分土层的位移与缝隙的大小、注浆压力、注浆方法等因素有关。


(5)扰动土再固结引起的地面变形。


当顶管周围土体受到施工扰动时,会形成超孔隙水压力区。顶管施工掘进机离开该地区后,超孔隙水压力下降,孔隙水消散,土体固结,引起地面沉降。顶管施工这部分主要是固结沉降,然后,土体还会蠕变,发生次固结沉降。


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