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本文依托南水北调通州支线工程四标段下穿京哈高速公路顶管段工程,运用FLAC 3D有限差分软件对顶管法进行三维数值模拟,研究了顶管法施工对既有构筑物(高速公路和燃气管线)的扰动影响规律,并对顶管法施工下穿高速公路引起的路面沉降进行了实测研究。主要包含以下内容及成果:(1)通过对顶管法施工土体扰动机理总结,土体内部位移变化和路面沉降是由施工导致的土体损失产生,顶管法施工中主要的土体损失分为开挖面土体损失和注浆引起的土体损失两个部分,这两部分土体损失和施工过程中的土仓压力、注浆压力直接相关。(2)基于顶管法与盾构法施工时注浆方法及作用机理的差异,顶管法注浆引起的土体损失较大,因此在三维数值模拟研究中,对顶管法提出了采用应力释放法模拟顶管法施工注浆引起的土体损失,取得了较好的效果。(3)通过三维数值模拟研究得出,土仓压力和注浆压力直接影响顶管法施工引起的路面沉降,合理控制土仓压力和注浆压力可以有效减小施工引起的路面沉降,过大或过小土仓压力和注浆压力会导致较大的路面沉降。(4)通过三维数值模拟研究得出,顶管法施工垂直下穿既有燃气管线时,土仓压力控制着施工引起的燃气管线水平位移,土仓压力和注浆压力共同控制着施工引起的燃气管线竖向位移;土仓压力过大,会导致燃气管线产生较大的正向(沿施工方向)水平位移,土仓压力过小,会导致燃气管线产生较大的负向(逆施工方向)水平位移;过大或过小的注浆压力和土仓压力都会导致燃气管线竖向位移增加。(5)通过实测研究得出,平行双线顶管施工中,后施工顶管引起的路面沉降明显大于先施工顶管的路面沉降;后施工顶管引起的沉降槽曲线并非左右对称;总施工沉降峰值偏向后施工一侧;施工过程中,掘进机土仓压力过大会导致前方路面隆起,土仓压力过小会导致前方路面沉降。