软土地层双洞口顶管接收井下沉力学特性研究

相较于常规沉井,顶管接收井几何形式的差异对结构受力、变形的影响规律尚不明确,亟待对此展开深入研究。以武汉市某排水顶管工程矩形接收井为依托,对沉井结构受力及下沉姿态开展现场监测,并利用数值模拟进行了对比验证和拓展研究。结果表明:预设顶管接收洞口引起的结构局部刚度降低,会导致结构在初沉阶段受弯效应增强,从而使接收洞口附近的内层钢筋压应力减小并使钢筋转向受拉状态,并且在下沉后期加剧该处钢筋应力变化幅度;因沉井外壁摩阻力增大而产生的附加应力叠加弯矩作用,使结构内、外层纵向钢筋沿井壁厚度方向的内力分布不均。对软土地层进行土体加固,有利于提高顶管接收井结构稳定性和顶管机头接收精度。

大截面矩形顶管施工对既有管线影响研究

顶管施工会扰动邻近建筑物,危及工程安全。该文以苏州市城北路综合管廊元和塘段顶管工程为背景,通过ABAQUS有限元分析软件建立三维模型,研究顶管下穿地下管线施工对管周土及既有管线影响,并基于极限分析方法探讨了管线失稳模式。结果表明:大直径矩形顶管顶进方向的影响范围约为2倍顶管宽度,两侧的影响范围约为1倍顶管宽度,地下管线到顶管轴线的水平距离为0.5倍~1倍顶管宽度时,应注意管线受到的水平方向附加荷载是否会导致管线破坏;管线与顶管相对位置对管线破坏影响较为显著,越靠近顶管的管线破坏越严重,滑移线由顶管两侧经由管线向地面发展,破坏部位由管线顶部两侧延伸至底部;除受与顶管相对位置影响外,管线破坏模式还受矩形顶管形状影响,管线顶部及靠近顶管顶角区域破坏风险最大。

电渗热固结处理顶管废弃泥浆的减量化研究

针对顶管废弃泥浆渗透性差、含水率高、承载力低等特点,采用电渗热固结法对其进行减量化研究,并探究不同温度条件下电渗热固结的处理效果。选取EKG电极板作为电极,分析在40℃、60℃、80℃等不同加热温度下,泥浆固化过程中的排水量、排水速率、温度、电流等参数的变化趋势,对比电渗热固结前后泥浆的物理力学特性变化。结果表明:电渗热固结能够有效促进泥浆的排水,提高固结效率,降低含水率,增强固化泥浆的承载力和抗剪强度;在其加热到一定程度时,裂缝进展过快,泥浆导电性减弱,加热效率降低,且加热的温度越高,加热效率越低;电渗热固结对顶管废弃泥浆减量化应用具有一定的有效性与可行性。本文的研究成果可为其实际工程应用提供借鉴与参考。

基于非连续介质力学的多刀盘矩形顶管掘进性能分析

为探明多刀盘矩形顶管的掘进性能,基于非连续介质力学,运用离散元数值建模的手段,建立全尺寸的多刀盘矩形顶管掘进三维离散元模型。模型中考虑刀盘群切削、螺旋输送机排土等多种动态过程,分析刀盘组转动速度对顶管机掘进性能的影响。通过对比分析现场实测与数值计算的刀盘扭矩值,验证了数值模型的有效性与可靠性。研究结果表明,在刀盘群的旋转切削作用下,刀盘附近渣土颗粒的流动性优于土仓内渣土颗粒的流动性,除了靠近刀盘中心区域的渣土颗粒外,其他位置渣土颗粒流动性较好。后置刀盘组的切削作用有利于渣土从土仓向螺旋输送机流动,因此后置刀盘应尽可能靠近螺旋机入口位置布置。刀盘组中两侧刀盘承受的土压力略高于中心的刀盘,且作用在中心鱼尾刀具和辐条周围区域上的压力相对较高。在砂质粉土地层中,考虑到经济与环保效益,刀盘组转速建议控制在2 rpm左右。研究成果可为类似矩形顶管掘进工程的刀盘布置与掘进参数设置提供合理的参考与借鉴。

矩形顶管临近地铁施工地表变形特性

伴随城市地下空间的利用与开发,对于矩形顶管工程的应用愈加广泛,为探究临近地铁隧道情况下,矩形顶管近距离施工时地表的变形规律,依托顶管工程,利用MIDAS-GTS-NX软件进行顶管施工全过程模拟,分析了各施工参数数值的改变对地表变形的影响。结果表明:(1)顶管顶进过程中,顶管机刀盘前方土体受挤压产生隆起变形,后方因地层损失以及出土卸荷而出现地表沉降,开挖面处地表隆起变形较大,地层扰动明显;(2)在一定范围内,增加掘进压力可以有效维持掌子面稳定,减小地表沉降,降低对周围建筑及临近地铁造成损害的风险;(3)增大注浆压力可以控制土体扰动,减小地表沉降,但本工程条件下,超过140 kPa会出现过度补偿作用,反而增加地表沉降;(4)摩阻力相对于掘进压力与注浆压力对地表变形的影响较小,但地表整体沉降反映出随摩阻力增大而增大的趋势。

反拉式顶管法施工联络通道对地铁盾构隧道力学性能影响

为探究采用反拉式顶管法施工盾构隧道联络通道过程中主隧道的力学响应机制,依托北京地铁某盾构区间,建立模拟联络通道施工过程的有限元模型,通过与现场监测数据对比验证模型的准确性。继而研究联络通道施工对主隧道管片间错台位移、特殊管片应力及变形、螺栓受力的影响,并分析反力模式对主隧道管片力学特性的影响。结果表明:1)始发管片破除对主隧道力学性能影响较大,随着联络通道进一步开挖,主隧道受力和变形缓慢增大。2)管片间最大错台位移为1.17 mm,发生在特殊管片与普通管片接缝底部。特殊管片最大拉应力为18.6 MPa,出现在开口的顶、底部;最大压应力为27.0 MPa,出现在开口的腰部;最大横向扩张位移和竖向收敛位移分别为2.13 mm和4.56 mm。主隧道管片环间螺栓最大拉应力为213 MPa。3)背推式反力模式更利于控制开口处的横、竖向位移,反拉式反力模式更利于控制开口对面管片应力变形及其接缝处错动位移。

泥水平衡顶管下穿运营铁路施工安全影响分析

结合某电厂至呼和浩特市长输供热管网工程泥水平衡顶管施工项目,采用数值模拟的方法,对顶管穿越段京包客专、京包铁路、呼王联络线路基及呼王联络线桥梁变形进行仿真分析,揭示泥水平衡套管下穿运营铁路施工对路基及桥梁的影响。结果表明:客专线路路用便梁和管棚加固、普速线路路基采用管棚加固、桥梁基础采用注浆防护后,既有运营铁路路基及桥梁的变形值均能满足铁路运营的安全要求,根据三种不同等级的铁路,所提出的三种加固设计方案均切实有效、可行。

大断面矩形顶管下穿管线MJS加固效果研究

郑州地铁3号线某车站8号出入口采用大断面矩形顶管施工,近距离垂直下穿DN2000污水管线,采用MJS工法对污水管线底部土体进行加固,对顶管过程的地表和管线位移进行实时监测,通过对比数值模拟和实测结果,验证数值模型的准确性和MJS管底土体加固措施的可行性。通过三维数值计算得出:采用MJS加固后的地表沉降、管线竖向位移、横向水平位移、弯矩和剪力比未加固土体分别减小53.59%、38.13%、73.3%、57.3%和48.02%,MJS能够明显提高管底土体承载力、密实度、强度和弹性模量,起到固定和保护管线的作用;进一步分析MJS的注浆置换率、加固宽度、加固深度对管线变形的影响,并给出置换率、加固宽度和加固深度建议值,为类似工程提供参考和借鉴。

“双超”岩石顶管工程顶管机的创新设计与应用

面对超常硬度和超长距离的“双超”岩石顶管工程,需要攻克许多难题。突破岩石破碎难点,才能很好地解决超常硬度岩石顶管工程中的掘进难题,其重点在于解决滚刀的破碎能力和效率,滚刀和刀箱承压能力以及提供足够顶推力和刀盘的强度等诸多问题;突破顶管设备的耐磨性、降低管道外壁沿程阻力以及渣石长距离输送等问题,才能很好地解决超长距离岩石顶管工程难题,其重点需要提高滚刀耐磨性、刀盘本体耐磨性、渣石输送管道的耐磨性,降低顶管外壁沿程阻力、降低顶管机外壁沉渣阻力和防止抱死以及渣石顺畅输送和防堵塞等问题。广东粤东水资源工程中长度超过1297米、岩石硬度达到200MPa的“双超”岩石顶管工程顺利贯通,创造了面向特殊地质条件和要求下,岩石顶管设备的创新、优化设计和先进技术的组合应用的成功案例。关键词:岩石顶管超长距离超常硬度顶管机创新设计。

顶管技术在市政给排水工程中的应用研究

近年来,顶管施工技术的顶进距离不断增加,在埋深较大的工程中顶管技术也被广泛应用,需要顶管施工克服复杂地质条件限制,满足工程建设质量需求,确保工程施工效率。文章介绍了某给排水工程应用顶管技术进行长距离顶管施工的情况,分析了施工关键流程、施工操作要点,并对施工中的技术控制和问题处理措施进行了研究,旨在帮助技术人员了解顶管施工技术的要点,提升在市政给排水工程中顶管技术的应用水平,满足城市建设需求。

长距离顶管施工技术在市政给排水管网建设中的应用

顶管施工技术因其自身优势在给排水管网施工中发挥关键作用,但是,市政管道工程施工线路长,往往需要进行长距离顶管施工。文章结合实践工作经验,从管壁摩阻力减少、地表沉降控制、管道线形纠偏方面入手,对长距离顶管施工难点进行了探讨,同时,结合施工要求,总结了长距离顶管施工技术应用要点,并以某给排水管网工程为案例,对长距离顶管施工效果加以分析。

PAM高聚物顶管用浆液扩散深度分析

注浆减阻作为顶管施工中的一个重要环节,减阻效果直接影响顶管工程的质量。为研究顶管用减阻泥浆的扩散机理,选用PAM作为泥浆外加剂,利用正交试验、流变特性试验确定泥浆的最优配比和流体性质。基于广义达西定律和相关流体力学理论,推导了PAM高聚物顶管用浆液在砂土地层中的渗透扩散深度计算公式。结合海口美兰机场二期外排水4#~5#井顶管工程,对比分析了是否考虑浆液自重两种条件下注浆压力、地层渗透系数和地下水压力对浆液渗透扩散深度的影响。结果表明:PAM顶管用浆液的最优配比为:纳基膨润土:纯碱:PAM:水=9%:1.3%:0.13%:89.57%。浆液流型符合有屈服值的幂律流体;浆液在砂土中的扩散深度随初始注浆压力、地层渗透系数的增大而增大,随地下水压力的增大而减小。

双线矩形顶管上穿施工对地铁盾构隧道影响分析

针对新建矩形顶管上穿作用下盾构隧道结构受力和变形特点认识不足的问题,以双线矩形顶管综合管廊上穿地铁盾构隧道工程为背景,通过建立三维有限元模型,研究既有盾构隧道在双线矩形管廊上穿施工诱发下的管片及其接头变形机制.首先,构建接头受力-位移的关系模拟管片间接头的受力变形过程,并以管环承载性能足尺试验验证其有效性.然后,依托工程实例,进一步建立盾构隧道结构-地层三维有限元模型.最后,对比现场监测和数值模拟的结果,全面分析盾构隧道纵向变形、环间错台和接头剪力等规律.研究结果表明:首次穿越的综合管廊诱发的盾构隧道隆起占据主导,而二次穿越的低位箱涵对最大隆起量贡献仅为9%;主要穿越区内管环呈现竖椭圆化收敛变形,拱顶隆起位移最大,分别为拱腰和拱底的1.15倍和1.35倍;盾构隧道沿纵向的隆起曲线呈现“阶梯状”,隆起位移主要以管片环间受剪切产生的错台为主,其中拱顶错台量最大,为拱腰和拱底的1.1倍和2倍;穿越影响区内管片环间接头剪切力呈现非均匀分布,拱顶和拱腰遭受较大剪力,而拱底所受剪力最小;穿越区边缘位置管片环间接头剪切力最大,约为穿越中心区管片环间接头剪切力的2.6~2.8倍.相关研究成果可为新建隧道上穿盾构隧道保护与监测提供支持.

顶管洞口止水装置密封性数值模拟研究

依据顶管施工现场常用的帘布橡胶板+折页压板组合防水装置,利用ABAQUS软件建立了简化二维平面模型,通过改变橡胶板、折页压板以及材料硬度的参数大小,研究了该防水装置的密封性规律,并提出了密封性评价标准与最优组合形式。研究表明,通过采用帘布橡胶板+折页压板组合的密封装置能够有效地避免洞口处漏水漏砂现象。但是橡胶板过长或折页压板过短将降低端头有效接触应力;过短的橡胶板或过长的折页压板会使橡胶板端头位置应力集中,有效接触长度较小;同时过高的硬度也会使端头位置应力集中,有效接触长度减小。这些情况下密封性均将下降。

高水压复合地层顶管工程触变泥浆配比研究

触变泥浆减阻技术是长距离顶管工程的关键环节,内蒙古引绰济辽蛟流河顶管作为目前国内土-岩复合地层条件下大口径最长距离钢筋混凝土顶管工程,以此为例介绍了机械顶管穿越不同地质条件时对触变泥浆配比进行针对性的优化设计,可减少高水压地质条件下触变泥浆沿地层裂隙的流失量,有利于泥浆套的稳定,保证了背景工程的顺利实施,可为类似工程提供借鉴。

高水压地层顶管出洞止水环漏浆处理技术研究

在长距离顶管施工过程中,始发洞门可能因长期受地下水压过高、钢套环承压变形、止水胶圈长期受拉应力而失效等原因出现洞门漏浆、漏水问题,从而造成顶力陡增现象,随着顶进距离的不断增加,会出现顶不动的严重后果。为了解决高水压地层顶管出洞洞门止水环漏浆这一技术难题,笔者依托内蒙古引绰济辽工程实例分析了洞门止水环漏浆原因,介绍了一种高水压地层条件下顶管始发洞门止水环漏浆处理方法及关键技术,为类似工程提供借鉴。

离心浇铸玻璃钢管道的压力顶管设计应用

以宁波市某污水干管工程中压力顶管段工程为例,从工艺设计和结构设计两方面,详细阐述离心浇铸玻璃纤维增强塑料顶管的压力顶管的相关计算。玻璃钢顶管是一种化学复合管材,力学性能的可设计性强。工艺设计确定的公称压力、允许顶力、环刚度等管道主要参数宜与市场主流管道厂家进一步确认。宜对最不利段管道进行强度验算、变形验算、抗震验算等结构设计,确保管道结构的安全可靠。

矩形顶管工程风险源分析及预防措施研究

选取某城市某积水点治理工程的矩形顶管工程作为研究对象,研究矩形顶管工程风险源分析及预防措施。从水土压力风险、工程工期延长风险、出洞段土体风险以及顶管机顶部风险四个方面,构建矩形顶管工程风险指标体系。选取模糊评价法评价该矩形顶管工程的风险。评价结果表明,管片破损风险、盾构选型风险、顶管机顶部背土风险是该矩形顶管工程的主要风险源。针对矩形顶管工程的风险源,在工程准备阶段,提出始发区域土体加固、保护建、构筑物的措施;在工程施工阶段,提出合理设置顶管参数、配制优质泥浆、实时纠偏、实时监测、顶管机顶部预防措施等;在工程施工后阶段,提出置换泥浆与加固管道外土体的措施,以期为同类型的矩形顶管工程提供参考。

浅析顶管法施工在灌区工程中的技术应用

灌区作为水利工程的重要组成部分,能够改善灌溉条件、提高水资源利用效率,对促进农业生产和维护社会稳定具有重要作用。顶管法施工在灌区工程中发挥着重要作用,不仅能提高施工效率,降低施工成本,还能减少对环境的影响,保证了工程的顺利进行。深入探讨水利工程灌区项目顶管法施工技术,旨在为水利工程领域的从业者提供参考和借鉴。

长距离顶管自动测量控制技术研究

长距离顶管是顶管工程的前沿技术,为了确定顶管机的准确位置,按照传统人工测量方法则必须每一次都要从头到尾(即从始发井内)进行测量,但随着施工的不断进行,管道越来越长,进行测量的时间也会随之增加,人工测量无法满足施工的要求。采用传统的测量方法,只能在停止掘进的情况下进行,且占用时间多,在掘进的过程中机器处于“失明”状态。因此在机器掘进的过程中发生的任何偏差,只能待顶进一段距离后暂停顶进,再进行人工测量,并确定机器的位置后才能进行纠正,不能采取及时的纠正措施。在直线顶管,尤其是长距离顶管施工中,在机头出洞时,其中要求每顶进30cm,测量频率不少于1次,在正常顶进过程中,每顶进1m,测量频率不少于1次,人工测量速度难以满足到要求。在高频率测量过程中,管道内环境与井内环境相差较大,机头环境与管道内环境差异较大,使得人为错误发生概率较高,偶然误差较大。为了解决顶管施工测量中存在的问题,减少测量时间,提高测量效率,减少测量误差,必须采用自动测量的技术。