非開挖頂管施工引起的地面變形分析

頂管施工過程中產(chǎn)生地面變形的根本原因是頂管施工對(duì)周圍土體的擾動(dòng)，地面變形由一下五個(gè)部分組成:

(1)掘進(jìn)機(jī)到達(dá)前的地面變形

當(dāng)掘進(jìn)機(jī)離測(cè)點(diǎn)較遠(yuǎn)時(shí)，由于刀盤的切削攪拌、振動(dòng)，會(huì)對(duì)土體產(chǎn)生擾動(dòng)。土體顆粒之間存在孔隙(孔隙中含有水和空氣)，在擾動(dòng)作用下，孔隙中的水和氣體被排出，土體顆粒相對(duì)移動(dòng)，土體產(chǎn)生一定的壓縮，地面會(huì)出現(xiàn)微小的沉降。

(2)掘進(jìn)機(jī)到達(dá)時(shí)的地面變形

當(dāng)掘進(jìn)機(jī)距離很近時(shí)，位于掘進(jìn)機(jī)正前方的土體，受到千斤頂推力的擠壓、刀盤的切削剪切力以及振動(dòng)荷載的作用，應(yīng)力狀態(tài)十分復(fù)雜。

(3)掘進(jìn)機(jī)通過時(shí)的地面變形

當(dāng)掘進(jìn)機(jī)通過時(shí)，掘進(jìn)機(jī)外殼與土層間會(huì)形成剪切滑動(dòng)面，剪切滑動(dòng)面附近的土層內(nèi)產(chǎn)生剪切應(yīng)力，剪切應(yīng)力引起地面變形。推進(jìn)速度越快，剪切應(yīng)力越大，周圍土體位移也越大。

(4)掘進(jìn)機(jī)通過后的地面變形

非開挖鉆機(jī)為減小摩擦阻力，后續(xù)管節(jié)的直徑比掘進(jìn)機(jī)的直徑要小2-5cm。所以，當(dāng)掘進(jìn)機(jī)尾部通過后，管道周圍的土體要向管壁移動(dòng)，以填補(bǔ)后續(xù)管節(jié)外圍的間隙，這 樣就會(huì)引起土體移動(dòng)。為保持土層穩(wěn)定及減小摩阻力，施工過程中必須在管節(jié)外周注漿，并保持適當(dāng)?shù)淖{壓力。因此，這部分土層位移與間隙的大小、注漿壓力、 注漿方法等因素有關(guān)。

（5)受擾動(dòng)土體再固結(jié)引起的地面變形

頂管管道周圍土體受施工擾動(dòng)后，將形成超靜孔隙水壓力區(qū)。在掘進(jìn)機(jī)離開該區(qū)后，超孔隙水壓力下降，孔隙水消散，土體發(fā)生固結(jié)作用，引起地面沉降。這部分為主固結(jié)沉降，隨后，土體仍會(huì)產(chǎn)生蠕變，發(fā)生次固結(jié)沉降。