一种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B

(2)确定掘进机刀盘的等效宽度b

(3)根据顶管中心的施工高程H

d

(4)确定计算宽度1的数值b

b

(6)确定计算宽度2的数值b

b

(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z

(9)确定管线材料的允许抗拉强度[σ

根据管线材料和工程指标，确定允许抗拉强度[σ

(10)确定掘进机刀盘对管线产生的最大弯矩M：

(11)确定管线横截面对中性轴的惯性矩I

(12)确定掘进机刀盘对管线产生的最大拉应力σ

(13)确定掘进机刀盘对管线产生的最大变形量δ：

其中，E为材料的弹性模量，根据材料种类确定；

(14)判定掘进机刀盘对管线的安全性影响：

若σ

本发明创造的有益效果是：

本发明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，具有流程性强、预测效果可靠和预测结果准确的优点。

具体实施方式

下面将结合本发明创造实施例，对本发明创造实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明创造一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明创造中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明创造保护的范围。

实施例1：

某城市修建地下综合管廊，埋设电力、雨水、污水等管线，采用顶管掘进机进行施工，顶管上方存在一条自来水管线，材质为Q235钢材。根据顶管施工方案，确定顶管掘进机刀盘直径B