随着我国经济的迅速发展以及城市化建设进程的逐步加快,合理并高效率的利用城市地下空间成为了未来城市发展的重点。而矩形顶管由于其具有高利用率、高费效比等诸多优势,逐渐得到了更为广泛的应用。当前我国对于浅覆土大断面并行矩形顶管方面的施工理论研究较少,仍有待进一步探索。本文以福州市某并行矩形顶管工程为背景,采用数值模拟结合现场实测的研究方法,对滨海软土地层下大断面浅埋并行矩形顶管施工过程中的力学特性进行研究,主要研究成果如下:(1)对顶管力学效应及施工控制技术进行总结,主要包括:滨海软土特殊地层中降低土体扰动的施工技术措施;顶管顶进过程中,顶管掌子面支护力、注浆以及地层损失所引起的环境问题;并行顶管施工过程中先行管、后行管、土体之间的相互扰动机理。(2)利用有限元软件模拟并行顶管的施工过程,分析得出了并行顶管施工过程中土体竖向位移、顶管应力的发展变化规律,有以下结论:1)先行管顶进完毕后地表最大沉降值位于先行管中轴线正上方,距中轴线位置越远所受到的影响越小。2)后行管顶进完毕时,地表最终沉降值达到先行管顶进完毕时最大沉降值的1.5倍,地表沉降最大值位置由先行管中轴线正上方转移到并行顶管的交接位置处。3)顶管应力在顶进之初增长较快,随着顶进距离的增加,顶管应力增长速率逐渐降低。(3)结合有限元软件,研究不同管间距以及管土摩擦系数对地表竖向位移、顶管应力的影响规律,相关结论为:1)当顶管间距/顶管宽度<1时,两管之间的相互扰动十分剧烈,地表沉降曲线呈现出“V”型。2)当顶管间距/顶管宽度≥1时,并行顶管相互扰动的作用逐渐减小,地表沉降曲线由“V”型逐步转换为“W”型。3)当顶管间距/顶管宽度>2时,顶管之间的相互影响几乎为0,独立性已十分明显。4)管土摩擦系数的增大,会加剧顶管施工对土体的扰动并对周围土体产生较大的剪切破坏,使并行顶管施工过程中所产生的地表沉降以及顶管应力增大。(4)通过数值模拟结果,提出并行矩形顶管工程施工的优化建议:1)合理控制顶管间距与顶管宽度的比值,降低并行顶管间的相互扰动,减少工程对周围环境的影响。并行顶管工程设计中应尽量使顶管间距/顶管宽度≥2,可使并行顶管之间的相互影响降到最低,提升顶管施工的安全性。2)合理控制施工中的浆液注入量,降低施工过程中的管土摩擦力,减少地表的沉降并降低顶管应力,提高施工的安全系数。顶管下侧管壁与土体之间的扰动较为剧烈,在顶管施工过程中应加大顶管下侧浆液的注入量。(5)通过对福州某并行矩形顶管工程监测数据的分析,得出以下结论:由于施工过程中路面上不规则的车辆荷载,施工造成的地表沉降无法沿顶管中轴线左右对称;顶管机与后续顶管间的管径差会产生地层损失,应及时加大注浆量防止地表出现过大沉降;路面开槽会对土体产生较大扰动,使地表产生过大沉降,不利于后续工程的施工;顶管应力在初始顶进时增长较快,随顶管的持续顶进,浆液的润滑作用使应力变化速率逐渐降低,但顶管应力值仍在缓慢增加;在顶管将要贯通土体时,顶管应力出现略微的下降;在顶管同一断面位置处,越靠近顶管底部位置处的应力值越大。通过数值模拟结果与监测数据的分析比对,验证了数值模拟分析的合理有效,也将为今后类似的并行顶管工程提供理论基础和参考借鉴。