工作井后靠土体对顶进反力的响应监测分析

刘 祥 （丹阳市建筑工程质量监督站，江苏 丹阳 212300）

工作井后靠土体对顶进反力的响应监测分析

刘 祥 （丹阳市建筑工程质量监督站，江苏 丹阳 212300）

随着顶管关节尺寸的增大，顶进反力引起的后靠土体扰动问题已经不容忽视。文章以南京市江东门过街通道工程为依托，在后靠土体中埋设了测点监测顶管顶进施工过程中后靠土体的扰动情况。监测内容包括：土体深层水平位移、侧向土压力、孔隙水压力。在对监测数据进行分析后，讨论了后靠土体对反力的响应规律，可以为今后类似工程提供有益的借鉴。

现场监测；顶管；工作井；后靠土体

1 工程概况

南京江东门地下人行过街通道工程，位于南京市建邺区江东中路与江东门北街交叉口，通道下穿江东中路呈东西走向，由东、西两部分地下空间及一个联络东、西两侧的地下人行过街通道组成。整体呈长方形，为地下一层建筑，最大深度10.95m；西侧为地下一层建筑，最大深度9.45m。通道采用矩形顶管施工工艺，两条主通道全长95.0m，依次先后顶进，内部结构净尺寸为6.0m×4.0m，顶部最大覆土约为6.6m，工程总平面如图1所示。近些年随着顶管管节的平面尺寸越来越大，所需的顶力也随之增加，导致工作井后靠墙需要承受的千斤顶推力由过去的百吨级上升到千吨级，工作井后靠土体的稳定与变形控制已经不容忽视[1-7]。

图1 工程总平面

2 测点布置

在距离始发工作井后靠墙1m处后靠土体中布置一个监测断面1-1，如图1所示，包括测点1和测点2。监测面1-1立面布置如图3所示，分布有测点1、2，设置在后靠墙体中相应于顶管中线轴线处。土压力计及孔压计埋深约为8.5m，测斜管埋深分别约为18.5m和19m。

图2 测点平面布置图

图3 测点竖向布置图(1-1剖面)

3 监测数据及分析

3.1 土体水平位移

顶管顶进方向是由西向东顶进，测点1、2反应的是后靠墙在千斤顶反作用力下墙后土体的位移情况，是东西方向的位移。数据整理时，东西方向偏移以向东为正，向西为负，监测结果见图4、图5所示。由于文章篇幅所限，本文只呈现左线顶进时测点1、测点2处的数据及其所反应出的土体扰动规律。

测点1布置在后靠墙体后方1m处，左线通道的正后方，这段土体既受到大型起重机重力荷载作用，也受到由于油缸顶力引起墙体后靠作用。由图4的数据分析表明，在这两种荷载作用下，随着顶力的不断增大，土体逐渐向西侧偏移。5.19、5.20、5.25三组数据表明，在掘进机停止后，随着油缸顶力的撤除，土体单独在起重机重力荷载作用下开始向东侧移，然后趋于稳定。从上图还可看出正向最大位移约为4.5mm，深度为1.5m；负向最大位移约为-10mm，深度为2.5m。而且在2.5m深度处均有转折点，由此看出在起重机重力荷载作用下，地表浅深度覆土变形较大。测点2相对测点1而言，没有直接受到起重机重力荷载作用和后靠墙体作用，但是影响也是较明显。图5表明，在掘进机顶进中，顶力不断增大，总体位移趋势是向西侧位移，但是位移变化值较测点1小很多，符合实际情况。

图4 测点1沿深度分布的水平位移曲线

图5 测点2沿深度分布的水平位移曲线

3.2 土压力及孔隙水压

图6表示在顶管顶进过程中不同顶程下测点1的土压力值、孔隙水压力值变化情况。其中最大土压力值为58kPa左右，最小土压力值为42kPa左右，最大孔隙水压力为52kPa左右，最小孔隙水压力为35kPa左右。其实土压力值代表的就是总应力值，根据有效应力原理，测点1的有效应力变化不大，即表示此测点处土体强度和变形并不大。这跟此处为加固土的要求吻合，也跟图4测出的水平位移变化也是吻合的。

图6 测点1土压力和孔隙水压力变化曲线

图7表示在顶管顶进过程中不同顶程下测点2土压力值、孔隙水压力值的变化情况。其中最大土压力值为52kPa左右，最小土压力值为42kPa左右，相应孔隙水压力变化情况也类似。

图7 测点2土压力和孔隙水压力变化曲线

4 结论

在顶进反力的作用下，后靠土体在顶管埋深上下各6m范围内都发生了一定的扰动，最大变形值发生在顶进反力作用点处。监测数据同时显示，孔隙水压与土压呈现除了相近的变化规律，表明测点处土体强度变化并不大。现场的监测结果是指导施工的可靠依据，通过量测结果的分析，可以判别前一步施工工艺和施工参数是否符合预期要求，以确定和优化下一步施工参数，从而指导现场施工，做到信息化施工。

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[3]严绍军,张爱华.顶管工程后背受力与变形三维分析[J].煤田地质与勘探,2006,34(1)：37-40.

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[5]龚慈,魏纲,徐日庆.顶管施工中矩形沉井工作井允许反力的计算[J].岩土力学,2005,26(7)：1127-1131.

[6]陈春来,魏纲,陈华辉.矩形SMW工法工作井土体反力计算方法的研究[J].岩土力学,2007,28(4)：769-773.

[7]黄坚生.顶管工作井结构稳定性研究[D].广州：广州大学,2013.

TU433

B

1007-7359（2016）06-0160-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.06.062

刘祥（1965-），男，本科，江苏丹阳人，高级工程师。