[发明专利]一种顶管掘进机施工对上覆管线安全性影响预测方法

说明书

一种顶管掘进机施工对上覆管线安全性影响预测方法：首选通过顶管掘进机刀盘直径B₀和掘进机刀盘对土体切削时施加的土压力p₀，依次确定掘进机刀盘的等效宽度b₀、掘进机刀盘切削土压力在管线处产生的水平附加应力表达式p(z)；然后，确定管线材料的允许抗拉强度[σ_t]、掘进机刀盘对管线产生的最大拉应力σ_t和掘进机刀盘对管线产生的最大变形量δ；最后比较[σ_t]、σ_t和δ，判断掘进机刀盘对管线的安全性影响。本发明通过上述方法，提供了一种预测效果可靠和预测结果准确的顶管掘进机施工对上覆管线安全性影响预测方法。

技术领域

本发明涉及基础建设领域，具体是一种用于预测顶管掘进机施工时对上覆管线安全性影响的方法。

背景技术

在地下管道施工中，顶管掘进机施工因其对地面干扰小、施工速度快、造价合理等优点，在地下施工中经常被采用。然而，在城市地下空间中，管线密集，顶管掘进机施工时，有时与上覆管线距离较近，平面投影出现相交。此时掘进机对前方土体产生压力，上覆土体及管线处产生水平应力，在此应力作用下，管线内部产生附加应力和变形，若此附加应力过大，或者变形量太大，管线出现拉裂而破坏。迄今为止，对于顶管掘进机施工时对上覆管线安全性影响，尚未见到有关方法进行预测。

发明内容

本发明创造的目的在于提供一种顶管掘进机施工对上覆管线安全性影响预测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明创造提供如下技术方案：

一种顶管掘进机施工对上覆管线安全性影响预测方法，其步骤为：

(1)根据顶管施工方案，确定顶管掘进机刀盘直径B₀和掘进机刀盘对土体切削时施加的土压力p₀；

(2)确定掘进机刀盘的等效宽度b₀：

(3)根据顶管中心的施工高程H₁以及管线中心的高程H₂，确定顶管上边缘至管线中心的垂直距离d₀：

d₀＝H₂-H₁-b₀/2

(4)确定计算宽度1的数值b₁和计算长度1的数值l₁：

b₁＝b₀/2，l₁＝b₁+d₀

(6)确定计算宽度2的数值b₂和计算长度2的数值l₂：

b₂＝b₀/2，l₂＝d₀

(7)确定掘进机刀盘切削土压力在管线处产生的水平附加应力表达式p(z)：

其中，z为掘进机刀盘到管线的水平距离，为要求的物理量，即自变量；

(8)确定水平附加应力表达式p(z)的最大值p：

对p(z)取导数p'(z)，令p'(z)＝0，求出其解z₀，将z₀代入到p(z)中，得到p；

(9)确定管线材料的允许抗拉强度[σ_t]、管线外径D、内径d：