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2017

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湖北支護(hù)樁--頂管施工中頂力計(jì)算模型

　　1頂管施工中頂力計(jì)算模型
　　
　　1.1管道上層土壓力
　　一、模型假設(shè)
　　1、當(dāng)工具管前面刃腳切入土中，會(huì)引起前方土體松動(dòng)而坍塌，周圍土體也會(huì)松動(dòng)。
　　2、每一次土體的取出，都是同過(guò)挖除工作面范圍內(nèi)的土體。
　　3、換出土體，置入工具管。
　　4、最后由管道替換工具管支撐上面土體。
　　5、周圍土體與管道一起形成一個(gè)超靜定系統(tǒng)。在研究管道頂進(jìn)阻力時(shí)候，按靜力組合模式來(lái)分析管道周圍土層對(duì)管道的影響力。
　　影響周圍土層荷載的因素有：a）管道外徑；b）土、管道的剛性；c）土壤的性質(zhì)；d）管道埋深；e）地下水位及流動(dòng)狀況；f）頂管項(xiàng)進(jìn)土層時(shí)間等。頂進(jìn)管道與周圍土層之間的作用關(guān)系復(fù)雜，簡(jiǎn)單通用的公式無(wú)法敘述其中的關(guān)系。但為說(shuō)明他們之問(wèn)的關(guān)系，我們可以構(gòu)造一些近似的解決問(wèn)題的模型。太沙基（Terzagtfi）等曾經(jīng)將頂管工程的模型與隧道工程的模型等同，得出了一系列理論。
　　二、不同情況土壓力值
　　根據(jù)土力學(xué)相關(guān)理論，頂管管道置入土中，繼續(xù)頂進(jìn)，管道前方土體對(duì)管道繼續(xù)前進(jìn)會(huì)產(chǎn)生阻力，阻力的大小應(yīng)根據(jù)阻壓力與受力面積大小確定，在此應(yīng)分為三種情況討論：
　　第一種：當(dāng)頂管頂進(jìn)速度較慢而處于超挖狀態(tài)時(shí)，管道進(jìn)入土體的體積小于排出土體的體積，這時(shí)管道前方會(huì)有坍塌現(xiàn)象而出現(xiàn)沉降。
　　第二種：當(dāng)頂管項(xiàng)進(jìn)速度不快不慢，則不存在超挖，置入土體管道的體積與排出土體的體積相同，這時(shí)管道前方土體則不會(huì)出現(xiàn)大的變化，而保持相對(duì)穩(wěn)定。
　　第三種：當(dāng)項(xiàng)管頂進(jìn)速度較快，則會(huì)出現(xiàn)欠挖，置入土體的管道體積相對(duì)排除土體的體積要大，這時(shí)相當(dāng)于土體受到擠壓，管道前方土體會(huì)因此而隆起。
　　頂管頂進(jìn)前方土體的情況會(huì)影響其阻力，相對(duì)于三種情況土力學(xué)也給出了三種算法。第一種情況下，土體主動(dòng)壓頂管，按照主動(dòng)土壓力來(lái)計(jì)算；第二種情況，按照靜止土壓力來(lái)計(jì)算；第三種情況應(yīng)按照被動(dòng)土壓力來(lái)計(jì)算；計(jì)算方法具體如下：
　　（管道上方邊緣處的土壓力值用p表示，土的重度為y，管道外徑為D，主動(dòng)土壓力系數(shù)為λ1，靜止土壓力系數(shù)為λ0，被動(dòng)土壓力系數(shù)為λ2）。
　　2頂力影響因素研究分析
　　制約長(zhǎng)距離頂管的一個(gè)重要因素是推力陽(yáng)9'3引，頂管工程的設(shè)計(jì)施工中，工作坑、管道材料、中繼站、其他設(shè)備，都要以頂管頂進(jìn)阻力的計(jì)算結(jié)果為依據(jù)去選擇，如果頂力超出原有計(jì)算結(jié)果，很可能會(huì)因此而破壞工作坑、后背、管材，甚至可能引起油泵的損壞；如頂力遠(yuǎn)小于計(jì)算結(jié)果，這將會(huì)造成極大的浪費(fèi)，因而頂力計(jì)算是項(xiàng)管工程能否成功的重要一步。
　　頂管施工過(guò)程是一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的力學(xué)過(guò)程，推動(dòng)管道在土中前進(jìn)，各種阻力需要千斤頂來(lái)克服，主要分為兩大類：一是工具頭承受前面土體或障礙物帶來(lái)的阻力；二是由管道周圍土體壓住管道，當(dāng)管道運(yùn)動(dòng)時(shí)給管道周圍的摩擦阻力。在不同土層中頂進(jìn)管道會(huì)有不同的影響因素，這些因素會(huì)有一定規(guī)律，同時(shí)存在特殊。