顶管工程技术

第1章绪论1

1 1引言1

1 2国内外研究现状2

1 2 1管土相互作用3

1 2 2单顶管施工引起的土体变形计算方法6

1 2 3平行顶管施工相互作用及地面变形计算17

1 2 4工作井土体反力计算方法19

1 2 5顶管施工对邻近构筑物的影响分析22

1 3目前存在的问题25

参考文献26

第2章顶管施工中管土相互作用的理论分析33

2 1顶管施工引起的土体扰动理论分析33

2 1 1受扰动土体分区33

2 1 2顶管施工扰动机理分析34

2 1 3扰动区土体应力状态变化36

2 1 4扰动区土体性质变化37

2 1 5扰动范围的确定37

2 2砂性土中开挖面最小支护压力计算39

2 2 1楔形体计算模型及其不足之处39

2 2 2修正公式43

2 2 3算例分析46

2 3长距离顶管注浆减摩作用机理分析48

2 3 1注浆材料及性能48

2 3 2注浆的作用与机理48

2 3 3注浆对土层移动的影响52

2 4长距离顶管管道失稳分析53

2 4 1长距离直线顶管管道的失稳分析53

2 4 2传统曲线顶管管道的失稳分析56

2 4 3算例分析61

2 4 4防止管道失稳的控制措施62

2 5本章小结63

参考文献64

第3章顶管施工中管土相互作用的现场试验研究67

3 1引言67

3 2顶管施工中管道受力性能的现场试验研究68

3 2 1工程概况68

3 2 2试验内容及布置69

3 2 3试验结果分析71

3 3顶管施工引起的土体扰动现场试验研究76

3 3 1工程概况76

3 3 2试验内容及布置78

3 3 3试验结果整理及分析79

3 4本章小结86

参考文献86

第4章顶管施工引起的土体变形规律及计算方法88

4 1顶管施工引起土体变形原因及机理88

4 1 1顶管施工产生土体变形的原因88

4 1 2地面变形机理89

4 1 3地面变形影响因素90

4 2单顶管施工引起土体变形的现场监测及分析91

4 2 136#～37#顶管段地面变形试验研究91

4 2 224#试验段地面变形试验研究94

4 2 3土压平衡式顶管引起的深层土体移动试验研究97

4 2 4手掘式顶管引起的深层土体移动试验研究101

4 2 5泥水平衡式顶管引起的深层土体移动试验研究103

4 2 6深层土体移动影响因素探讨104

4 3单顶管施工引起土体变形的计算方法106

4 3 1正面附加推力引起的土体变形计算公式106

4 3 2掘进机与土体之间的摩擦力引起的土体变形计算公式108

4 3 3后续管道与土体之间的摩擦力引起的土体变形计算公式110

4 3 4土体损失引起的土体变形计算方法112

4 3 5顶管施工引起的总土体变形计算方法120

4 4水平平行顶管施工引起的地面变形规律及计算方法121

4 4 1工程实例121

4 4 2水平平行顶管施工引起的地面变形计算方法126

4 5本章小结130

参考文献131

第5章顶管施工对邻近构筑物影响分析135

5 1顶管施工引起的土体附加应力计算135

5 1 1正面附加推力引起的附加应力135

5 1 2掘进机与土体之间的摩擦力引起的附加应力137

5 1 3后续管道与土体之间的摩擦力引起的附加应力138

5 1 4土体损失引起的竖向（z方向）附加应力139

5 1 5共同作用引起的附加应力140

5 2顶管施工对邻近地下管线影响分析140

5 2 1有限元模拟140

5 2 2顶管施工在邻近地下管线上引起的附加荷载分析149

5 2 3顶管施工引起邻近地下管线的受力及变形计算154

5 3顶管施工在邻近桩基上引起的附加荷载分析163

5 3 1力学模型及假定163

5 3 2算例分析164

5 4顶管施工在邻近平行顶管管道上引起的附加荷载分析167

5 4 1力学模型及假定167

5 4 2算例分析168

5 5本章小结172

参考文献173

第6章顶管工作井设计及土体反力计算175

6 1沉井工作井176

6 1 1圆形沉井工作井土体反力计算176

6 1 2矩形沉井工作井允许顶力经验计算公式182

6 1 3矩形沉井工作井后背土体反力的理论计算公式189

6 2SMW工法工作井194

6 2 1圆形SMW工法工作井土体反力计算194

6 2 2矩形SMW工法工作井土体反力计算201

6 3钻孔灌注桩加止水帷幕工作井207

6 3 1工程实例207

6 3 2有限元模拟分析209

6 4本章小结211

参考文献213

第7章顶管施工中顶力计算方法探讨215

7 1顶力影响因素分析215

7 2顶力计算公式217

7 2 1现有顶力计算公式不足之处217

7 2 2整理后的顶力计算公式218

7 2 3算例分析222

7 3本章小结233

参考文献234

第8章顶管法施工经济性分析235

8 1顶管工程费用计算235

8 2顶管法与开槽埋管和盾构法的比较240

8 2 1采用盾构法掘进工程造价计算240

8 2 2采用开槽埋管工程造价计算241

8 2 3顶管与开槽埋管的经济分析比较241

8 3工程决策过程246

8 4本章小结247

参考文献247

附录弹性半无限体内作用水平集中力的Mindlin解248

《顶管工程技术》的内容主要包括：顶管施工过程中管道与土体的相互作用、顶管施工引起的土体变形计算方法、顶管施工对邻近构筑物的影响、工作井在顶进力反力作用下产生的土体反力、工作井结构内力与变形的计算、顶管顶力计算以及顶管施工经济性分析等。 《顶管工程技术》可供从事土木工程、市政管线工程和其他各类管道工程的设计、施工、监理和管理人员参考，同时也可作为一本兼具理论和工程应用的图书供土木建筑院校师生使用。