2017年 1月上
第 46卷 第 1期
施 工 技 术 C0NSTRUCTION TECHNOLOGY 89
DOI：10．7672／s鲥s2017O10O89
顶 管 隧 道 施 工 环 境 影 响 研 究
刘 航 军 ，曹 振 生 ，刘 宗 志 ，车 建 国
(中电建路桥集团有限公司，北京 100048)
[摘要]采用有限差分法并考虑流固耦合的作用 ，分析研究了顶管顶进施工对周边地表变形、土体内部位移、孔隙
水压力及土体主应力的影响规律。结果表明，顶管顶进过程中沿顶管纵向地表位移在机头前方约 1D(D为顶管直
径 3．8m)处隆起值最大且距离机头越远隆起变形越小 ；横向地表受顶管施工扰动影响较大的区域为其轴线两侧
3D范围内；孔隙水压力先增大后减小，且在顶管机头通过计算断面 2D时土体孔隙水压力达到最大；同一水平面上
顶管轴线处主应力受到的影响最大，且影响范围约为 2D。最后将数值模拟结果与理论值进行对比，得到的结果基
本一致。
[关键词]地下工程；隧道；顶管；变形；有限差分法
[中图分类号]U458．1 [文献标识码]A [文章编号]1002·8498(2017)O1-0089-05
Study of Influence of Pipe-jacking Construction on Environm ent
Liu Hangjun，Cao Zhensheng，Liu Zongzhi，Che Jianguo
(Power China Roadbridge Group Co．，Ltd．，BeQing 100048，China)
Abstract：Surface deformation，soil displacement，pore water pressure and soil stress in consideration of
fluid—structure interaction are studied during pipe—jacking construction by finite difference method．The
results show that in pipe—jacking construction surface displacement along the axis of pipe-jacking reached
the maximum when the pipe is ahead about 1 D (D is pipe diameter，3．8 m)and became small when the
pipe is away．The surface along the vertical axis of pipe—jacking is greatly influenced on both sides of the
3 D of the axis．Soil pore water pressure increased at first and then decreased，and reached the maximum
when the pipe is 2D away from the calculated section．Influence of principal stress at pipe—jacking axis is
largest in the same horizontal plane and the scope of influence is about 2D．Finally，the numerical results
is compared with the theoretical value，the results are basically identica1．
Key words：underground；tunnels；pipe jacking；deformation；finite difference method
0 引言
随着 城市 现代 化 建 设 的迅 速 发 展 ，地 下 管 线 的
铺 设越 来 越多 。顶 管 施 工 以其 不 需 开 挖 、对 周 围 环
境 影 响较 小 等 优 点 而 在 城 市 管 线 的 建 设 和 改 造 中
得 到推 广 和应 用 。然 而 ，在顶 管 施 工 期 间如 果 某 些
指 标控 制 不 好 ，会 对 周 围 环 境 产 生 较 大 影 响 。 对
此 ，国内 外 一 些 学 者 从 理 论 及 实 测 方 面 展 开 了 研
究 ¨4。。随着 计 算 机 技 术 的 发 展 ，利 用 数 值 分 析 软
件进 行研 究 已 成 为 一 种 有 效 的 手 段 。庞 臣 军 等
利 用 ANSYS分 析 了动 力 荷 载 作 用 下 矩 形 顶 管 施 工
的影 响 。喻 军 等 以地 面 沉 降 为 目标 进 行 施 工 参
[作者简介]刘航军，福建分公司副总经理，高级工程师，国家一级注 册建造师，E—mail：157836581@qq．com [收稿日期]2015—12·11；【修订日期]2016~1-26
数 优化 ，以减 小 曲线 顶 管 施 工 对 土 体 的扰 动 。黄 以
春 等 以合肥 市某 顶 管工 程 为 背 景 ，对 施 工 时 的地
层 应力 场 、位移 场 的变 化 过程 及 分 布 规 律进 行 了研
究 。保 军 强 等 利用 ABAQUS对 大直 径 矩 形 顶 管
施 工过 程 中 周 围 土 体 的 应 力 及 位 移 的 变 化 规 律 进
行 了研 究 。赖 金 星等 通 过 构 建 三维 模 型 研 究 了
正 面推 进力 、地层 损 失 和 结 构 与土 体 共 同作 用 等 因
素 对 土体变 形 的影 响 。 然 而 ，以上 数 值 分 析研 究 很
少 考虑 水 的影 响 ，且 对 管 节 建模 都 是 忽 略 管 节 与 管
节 接头 的 影 响 或 采 用 管 道 弹 性 模 量 折 减 的 方 法 代
替 ，这 与实 际管节 与 管 节 之 间 的连 接 存 在 一定 的差
距 ，必将 导 致计 算 结果 的不 准 确 。为 了更好 地 模 拟
顶 管施 工 ，有必 要对 管 节 之 间 的接 触 进 行 改进 并 考
虑 渗 流场 的影 响 。
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