杨仙等：小间距平行顶管管道土压力计算方法研究 ·1383· 间排布方式的小间距两管、甚至多管顶进工程土 压力计算 Terzaghi soil The retaining line loosening line of the existing pipe 参考文献 [1]Ma B S.Science of Trenchless Engineering.Beijing:China Communications Press,2008 (马保松.非开挖工程学.北京：人民交通出版社，2008) [2]Che A W,Li L W,Hu K,et al.Application of pipe-jacking river- 0 crossing technology in large-diameter pipeline project abroad. 4+2 号 China Water Wastewater,2019,35(16):77 (车爱伟，李龙伟，胡坤，等.过河顶管技术在国外大口径输水管 线工程的应用.中国给水排水，2019,35(16)：77) [3]Jia L H.Application of rectangular pipe jacking machine to urban 图12两管不同排布情况下假设条件示意图 underground space development and its prospects.Tumn Constr, Fig.12 Schematic of the assumed conditions in the different 2016,36(10):1269 arrangement of the two pipes (贾连辉.矩形顶管在城市地下空间开发中的应用及前景.隧道 5结论 建设，2016,36(10)：1269) [4]Li X S.Design and construction of underground space formed by (1)为构建理论计算方法，提出了两个假设条 jacking multiple adjacent rectangular pipes.Tiomn Constr,2014, 件：既有顶管上方部分土体保持稳定：新建顶管拱 34(4):331 顶应力为既有顶管底部的应力与两管间所夹土体 (李现森.利用多条极小间距矩形顶管建造大型地下商业空间 的设计与施工技术.隧道建设，2014,34(4)：331) 的重力之和，两侧松动土体传递到新建顶管拱顶 [5] Wu Y,Xu R Q,Duan J C,et al.Environmental effects caused by 的力可忽略不计.通过数值模拟竖向位移及正应 construction of rectangular jacking pipes with large section,small 力云图验证了假设条件的合理性.在假设条件成 space and shallow overburden.Mod Tunn Technol,2017,54(5): 立的基础上，基于太沙基理论和极限平衡理论，假 78 定了新建顶管施工的土体松动线和既有顶管支挡 (吴勇，徐日庆，段景川，等.浅覆土大断面小间距矩形顶管施工 线，进一步构建了上下排布的小间距平行顶管中， 的环境效应.现代隧道技术，2017,54(5)：78) 下部新建顶管拱顶的土压力计算方法.采用本文 [6]Li Y S,Zhang K N,Huang C B,et al.Numerical simulation on the ground deformation by Pipe-roof Pre-construction Method //2011 构建的理论方法计算出的数值模拟案例中新建顶 International Conference on Consumer Electronics, 管拱顶土压力稍大于数值模拟结果，也进一步验 Communications and Nerworks (CECNer).Xianning,2011:3291 证了本文所构建计算方法的合理性 [7] Yang S S,Wang M,Du J A,et al.Influence of construction (2)土体抗剪强度越大，新建顶管拱顶垂直土 sequence of pipe jacking by pipe-roof pre-construction method on 压力越大，而其侧面的土压力越小；抗剪强度较大 ground surface settlement.J Zhejiang Univ Eng Sci,2020,54(9): 时，本文方法计算结果小于太沙基理论计算结果， 1706 抗剪强度较小时，本文方法计算结果大于太沙基 (杨松松，王梅，杜建安，等.管幕预筑法顶管施工顺序对地表沉 降的影响.浙江大学学报（工学版），2020,54(9)：1706) 理论计算结果；顶管埋深增加时，新建顶管拱顶土 [8] Zhang P,Ma B S,Zeng C,et al.Key techniques for the largest 压力增加，相较于土柱理论和太沙基理论，本文计 curved pipe jacking roof to date:A case study of Gongbei tunnel. 算方法得出的新建顶管拱顶土压力增量最小：随 Tum Undergr Space Technol,2016,59:134 着管间距增加，新建顶管拱顶土压力越来越大 [9] Liu JG,Ma B S,Cheng Y.Design of the Gongbei tunnel using a (3)本文构建的计算方法仍需大量的现场实 very large cross-section pipe-roof and soil freezing method.T 测结果进行验证.该方法中假定的土体松动线及 Undergr Space Technol,2018,72:28 既有顶管支挡线，仍需要进一步考虑土体物理力 [10]Sun J,Yu X F,Sun M,et al.Analysis and prediction on soft 学性质、管径、埋深、管间距等多方面的影响，进 ground deformation of a super-large shallow burried "pipe-roofing and box-culvert"jacking project under construction.Rock Soil 行更为详细、合理的分类假设，以保证该方法在各 Mech,2006,27(7):1021 种情况下的适宜性.该方法中土体松动线及既有 (孙钧，虞兴福，孙旻，等.超大型“管幕-箱涵”顶进施工土体变 顶管支挡线经改进后，可拓展应用于各种不同空 形的分析与预测.岩土力学，2006,27(7)：1021)The retaining line of the existing pipe O2 O1 Terzaghi soil loosening line − π 4 − φ 2 + − π 4 − φ 2 + − π 4 − φ 2 + 图 12    两管不同排布情况下假设条件示意图 Fig.12     Schematic  of  the  assumed  conditions  in  the  different arrangement of the two pipes 5    结论 （1）为构建理论计算方法，提出了两个假设条 件：既有顶管上方部分土体保持稳定；新建顶管拱 顶应力为既有顶管底部的应力与两管间所夹土体 的重力之和，两侧松动土体传递到新建顶管拱顶 的力可忽略不计. 通过数值模拟竖向位移及正应 力云图验证了假设条件的合理性. 在假设条件成 立的基础上，基于太沙基理论和极限平衡理论，假 定了新建顶管施工的土体松动线和既有顶管支挡 线，进一步构建了上下排布的小间距平行顶管中， 下部新建顶管拱顶的土压力计算方法. 采用本文 构建的理论方法计算出的数值模拟案例中新建顶 管拱顶土压力稍大于数值模拟结果，也进一步验 证了本文所构建计算方法的合理性. （2）土体抗剪强度越大，新建顶管拱顶垂直土 压力越大，而其侧面的土压力越小；抗剪强度较大 时，本文方法计算结果小于太沙基理论计算结果， 抗剪强度较小时，本文方法计算结果大于太沙基 理论计算结果；顶管埋深增加时，新建顶管拱顶土 压力增加，相较于土柱理论和太沙基理论，本文计 算方法得出的新建顶管拱顶土压力增量最小；随 着管间距增加，新建顶管拱顶土压力越来越大. （3）本文构建的计算方法仍需大量的现场实 测结果进行验证. 该方法中假定的土体松动线及 既有顶管支挡线，仍需要进一步考虑土体物理力 学性质、管径、埋深、管间距等多方面的影响，进 行更为详细、合理的分类假设，以保证该方法在各 种情况下的适宜性. 该方法中土体松动线及既有 顶管支挡线经改进后，可拓展应用于各种不同空 间排布方式的小间距两管、甚至多管顶进工程土 压力计算. 参    考    文    献 Ma  B  S. Science of Trenchless Engineering.  Beijing:  China Communications Press, 2008 （ 马保松. 非开挖工程学. 北京: 人民交通出版社, 2008） [1] Che A W, Li L W, Hu K, et al. Application of pipe-jacking river￾crossing  technology  in  large-diameter  pipeline  project  abroad. China Water Wastewater, 2019, 35（16）: 77 （车爱伟, 李龙伟, 胡坤, 等. 过河顶管技术在国外大口径输水管 线工程的应用. 中国给水排水, 2019, 35（16）：77） [2] Jia L H. Application of rectangular pipe jacking machine to urban underground  space  development  and  its  prospects. Tunn Constr, 2016, 36（10）: 1269 （贾连辉. 矩形顶管在城市地下空间开发中的应用及前景. 隧道 建设, 2016, 36（10）：1269） [3] Li X S. Design and construction of underground space formed by jacking  multiple  adjacent  rectangular  pipes. Tunn Constr,  2014, 34（4）: 331 （李现森. 利用多条极小间距矩形顶管建造大型地下商业空间 的设计与施工技术. 隧道建设, 2014, 34（4）：331） [4] Wu Y, Xu R Q, Duan J C, et al. Environmental effects caused by construction of rectangular jacking pipes with large section, small space  and  shallow  overburden. Mod Tunn Technol,  2017,  54（5）: 78 （吴勇, 徐日庆, 段景川, 等. 浅覆土大断面小间距矩形顶管施工 的环境效应. 现代隧道技术, 2017, 54（5）：78） [5] Li Y S, Zhang K N, Huang C B, et al. Numerical simulation on the ground deformation by Pipe-roof Pre-construction Method // 2011 International Conference on Consumer Electronics, Communications and Networks (CECNet). Xianning, 2011: 3291 [6] Yang  S  S,  Wang  M,  Du  J  A,  et  al.  Influence  of  construction sequence of pipe jacking by pipe-roof pre-construction method on ground surface settlement. J Zhejiang Univ Eng Sci, 2020, 54（9）: 1706 （杨松松, 王梅, 杜建安, 等. 管幕预筑法顶管施工顺序对地表沉 降的影响. 浙江大学学报(工学版), 2020, 54（9）：1706） [7] Zhang  P,  Ma  B  S,  Zeng  C,  et  al.  Key  techniques  for  the  largest curved pipe jacking roof to date: A case study of Gongbei tunnel. Tunn Undergr Space Technol, 2016, 59: 134 [8] Liu J G, Ma B S, Cheng Y. Design of the Gongbei tunnel using a very large cross-section pipe-roof and soil freezing method. Tunn Undergr Space Technol, 2018, 72: 28 [9] Sun  J,  Yu  X  F,  Sun  M,  et  al.  Analysis  and  prediction  on  soft ground deformation of a super-large shallow burried “pipe-roofing and  box-culvert” jacking  project  under  construction. Rock Soil Mech, 2006, 27（7）: 1021 （孙钧, 虞兴福, 孙旻, 等. 超大型“管幕−箱涵”顶进施工土体变 形的分析与预测. 岩土力学, 2006, 27（7）：1021） [10] 杨    仙等： 小间距平行顶管管道土压力计算方法研究 · 1383 ·