近年来,顶管工程技术广泛应用于市政工程中给排水、天然气、电力和通讯等地下管线的建设。顶管工程技术不断发展进步,解决了在城市中心区开挖敷设管道的诸多问题。然而在流砂地层顶管施工过程中可能对周边建筑物和地下管线产生不可逆转的损害,而施工期间可能对砂土层产生扰动出现流砂现象,造成地表沉降加剧甚至塌陷。因此,研究流砂地层顶管施工引起的土体变形规律具有重要意义。本文通过有限元数值模拟的分析方法研究流砂地层顶管开挖引起的土体变形规律,并基于Peck经验公式结合顶管工程实测数据提出流砂地层顶管施工地表沉降的预测模型,研究顶管施工引起的土体变形规律及控制措施。本文的主要研究成果如下:1.通过有限元数值分析方法研究流砂地层顶管开挖引起的土体变形规律,土体产生的最大变形位于管道轴线正上方,之后渐向轴线两边递减,其横向的影响范围约为5倍的管道直径距离。顶管顶进结束时地表产生的横向沉降曲线,随着顶管推进土体的沉降值持续增大并稳定在最终值。顶管开挖靠近河流的一侧土体灵敏度大,受扰动后地表沉降明显,该侧土体沉降量较另一侧土体沉降量增大约3倍。2.关于上覆地层注浆加固和不注浆加固的两种工况,模拟顶管开挖对上覆土体变形的影响规律。通过数值模拟计算得出两种工况顶管在开挖过程中的引起土体变形的趋势一致,在流砂地层顶管施工时应采取注浆加固法对沉降控制较为有利,土体的应力分布得到改善。3.基于Peck经验公式结合工程实测数据提出流砂地层顶管施工地表沉降预测模型。得出随着顶管埋深的增大,地表沉降变化趋势在顶管埋深大于9.5m时沉降影响范围缩小较快;在顶管埋深小于9.5m时,沉降量降低较快。随着管道直径增大,地层扰动和地层损失量都随时增大,沉降影响范围也随之增大,需要根据实际工程情况采取土层加固措施。4.分析数值模拟结果和地面沉降预测模型的结果并结合工程实践提出流砂地层顶管施工土体沉降控制的具体措施。常用的上覆地层加固处理方式主要有管桩法、跨越法、注浆法、强夯置换法。