·1382 工程科学学报，第43卷，第10期 侧压力系数k取值为1.顶管埋深为变化参数，计 的向下的挟制力增加，其增量有限，故本文方法计 算中分别取新建顶管管中心的埋深为：4.2、4.4、 算的土压力增量最小 4.6、4.8和5m(相应地既有顶管管中心的埋深为： (2)随着两管管间距增加，本方法计算出的新 1.8、2.0、2.2、2.4和2.6m).计算顶管埋深对新建 建顶管拱顶土压力越来越大.新建顶管埋深不变， 顶管拱顶土压力的影响，计算结果如图10所示 管间距增加时，既有顶管埋深减小，既有顶管拱顶 80 土压力减小，而管间距的增加导致管间土体的重 力增加.既有顶管拱顶土压力的减小量不及管间 60 土体重力增加量，因此导致了新建顶管拱顶土压 力的增加 20 -Soil column 4该方法存在的不足及拓展应用 ◆-Terzaghi theory -New method 4.1该方法存在的不足 4.24.4 4.64.85.0 5.2 目前，小间距平行顶管的现场监测项目，主要 The buried depth of the new pipe center/m 涉及地表沉降和顶管顶力监测等，虽然管道土压 图10顶管埋深影响分析 Fig.10 Analysis of the buried depth impact 力与顶力相关，但并不能从顶力监测结果反推出 准确的土压力值.因为顶管壁后土压力监测的复 其余条件同上，当下部新建顶管埋深为4.8m 时，考虑两管不同间距（既有顶管的埋深随之变 杂性，导致小间距顶管土压力现场监测结果较少 化)对新建顶管拱顶土压力的影响.计算中分别取 在后续研究中，仍应多收集小间距平行顶管土压 力现场监测结果，进一步对本文构建的计算方法 管间距为：0.2、0.4、0.6、0.8和1.0m(相应地既有 进行验证 顶管管中心的埋深为：2.6、2.4、2.2、2.0和1.8m), 计算结果如图11所示 本文方法中假设了太沙基松动线及既有顶管 支挡线.关于太沙基松动线，本身就有诸多文献对 其提出了改进意见7而本文所提出的问题还 60 涉及到上部既有顶管的影响，情况较之单独的顶 管工程更复杂，土体松动线直接使用太沙基松动 40 线来进行假设，可能满足了部分情况下的计算结 20 果（如第1节中数值模拟情况），但是否满足不同 女-Soil column 。-Terzaghi theory -New method 的土体参数、埋深、管径和管间距等情况，还需进 一步验证.其次，既有顶管支挡线，主要是基于数 0 0.2 0.40.60.81.0 1.2 The spacing of the pipes/m 值模拟反分析以及极限平衡理论作出，也需要进 图11顶管间距影响分析 一步验证 Fig.11 Analysis of the pipe jacking spacing impact 总之，如能结合现场监测结果进一步考虑多 由图10及图11可以看出： 方面的影响，对于土体松动线和既有顶管支挡线 (1)当新建顶管埋深增加时，三种方法计算土 分类提出更为详细、合理的假设，即可保证该土压 压力均会增加，但本文构建的方法计算的新建顶 力计算方法在各种情况下的适宜性 管拱顶土压力增量最小.原因如下：土柱理论认为 4.2该方法的拓展应用 土体的自重造成了垂直土压力，埋深每增加1m, 该方法相应的假设条件可根据不同的小间距 土柱理论计算的土压力增量为土体重度；太沙基 平行顶管空间排列方式进行改进.在土体松动线 理论计算的土压力增量为土体向下重力增量与周 和既有顶管支挡线等假设条件适宜的条件下，该 围稳定土体的剪切阻力增量之差，显然小于土柱 方法可拓展应用于上下顶管管径不一致、两管非 理论计算增量：而本文计算方法中，新建顶管的拱 上下排列（中心线连线非垂直线）和小间距多线平 顶土压力增量等于既有顶管拱顶土压力增量，既 行顶管等情况中.如图12所示，为两管非上下排 有顶管拱顶土压力为拱顶稳定土体重力与周围下 布时的情况，若左右两侧能给出合适的土体松动 移土体提供的向下的挟制力之和，埋深增加，拱顶 线及既有顶管支挡线假设条件，仍可用本文提出 稳定土体体积不变，重力也不变，仅下移土体提供 的方法计算新建管拱顶土压力侧压力系数 k 取值为 1. 顶管埋深为变化参数，计 算中分别取新建顶管管中心的埋深为： 4.2、4.4、 4.6、4.8 和 5 m（相应地既有顶管管中心的埋深为： 1.8、2.0、2.2、2.4 和 2.6 m）. 计算顶管埋深对新建 顶管拱顶土压力的影响，计算结果如图 10 所示. 80 60 40 20 0 4.0 4.2 4.4 The buried depth of the new pipe center/m Soil column Terzaghi theory New method The earth pressure on the vault/kPa 4.6 4.8 5.0 5.2 图 10    顶管埋深影响分析 Fig.10    Analysis of the buried depth impact 其余条件同上，当下部新建顶管埋深为 4.8 m 时，考虑两管不同间距（既有顶管的埋深随之变 化）对新建顶管拱顶土压力的影响. 计算中分别取 管间距为：0.2、0.4、0.6、0.8 和 1.0 m（相应地既有 顶管管中心的埋深为：2.6、2.4、2.2、2.0 和 1.8 m）， 计算结果如图 11 所示. 80 60 40 20 0 0 0.2 0.4 The spacing of the pipes/m Soil column Terzaghi theory New method The earth pressure on the vault/kPa 0.6 0.8 1.0 1.2 图 11    顶管间距影响分析 Fig.11    Analysis of the pipe jacking spacing impact 由图 10 及图 11 可以看出： （1）当新建顶管埋深增加时，三种方法计算土 压力均会增加，但本文构建的方法计算的新建顶 管拱顶土压力增量最小. 原因如下：土柱理论认为 土体的自重造成了垂直土压力，埋深每增加 1 m， 土柱理论计算的土压力增量为土体重度；太沙基 理论计算的土压力增量为土体向下重力增量与周 围稳定土体的剪切阻力增量之差，显然小于土柱 理论计算增量；而本文计算方法中，新建顶管的拱 顶土压力增量等于既有顶管拱顶土压力增量，既 有顶管拱顶土压力为拱顶稳定土体重力与周围下 移土体提供的向下的挟制力之和，埋深增加，拱顶 稳定土体体积不变，重力也不变，仅下移土体提供 的向下的挟制力增加，其增量有限，故本文方法计 算的土压力增量最小. （2）随着两管管间距增加，本方法计算出的新 建顶管拱顶土压力越来越大. 新建顶管埋深不变， 管间距增加时，既有顶管埋深减小，既有顶管拱顶 土压力减小，而管间距的增加导致管间土体的重 力增加. 既有顶管拱顶土压力的减小量不及管间 土体重力增加量，因此导致了新建顶管拱顶土压 力的增加. 4    该方法存在的不足及拓展应用 4.1    该方法存在的不足 目前，小间距平行顶管的现场监测项目，主要 涉及地表沉降和顶管顶力监测等. 虽然管道土压 力与顶力相关，但并不能从顶力监测结果反推出 准确的土压力值. 因为顶管壁后土压力监测的复 杂性，导致小间距顶管土压力现场监测结果较少. 在后续研究中，仍应多收集小间距平行顶管土压 力现场监测结果，进一步对本文构建的计算方法 进行验证. 本文方法中假设了太沙基松动线及既有顶管 支挡线. 关于太沙基松动线，本身就有诸多文献对 其提出了改进意见[15−17] . 而本文所提出的问题还 涉及到上部既有顶管的影响，情况较之单独的顶 管工程更复杂，土体松动线直接使用太沙基松动 线来进行假设，可能满足了部分情况下的计算结 果（如第 1 节中数值模拟情况），但是否满足不同 的土体参数、埋深、管径和管间距等情况，还需进 一步验证. 其次，既有顶管支挡线，主要是基于数 值模拟反分析以及极限平衡理论作出，也需要进 一步验证. 总之，如能结合现场监测结果进一步考虑多 方面的影响，对于土体松动线和既有顶管支挡线 分类提出更为详细、合理的假设，即可保证该土压 力计算方法在各种情况下的适宜性. 4.2    该方法的拓展应用 该方法相应的假设条件可根据不同的小间距 平行顶管空间排列方式进行改进. 在土体松动线 和既有顶管支挡线等假设条件适宜的条件下，该 方法可拓展应用于上下顶管管径不一致、两管非 上下排列（中心线连线非垂直线）和小间距多线平 行顶管等情况中. 如图 12 所示，为两管非上下排 布时的情况，若左右两侧能给出合适的土体松动 线及既有顶管支挡线假设条件，仍可用本文提出 的方法计算新建管拱顶土压力. · 1382 · 工程科学学报，第 43 卷，第 10 期