UHPC-NC接头管廊工作井抗剪性能影响参数分析

为解决混凝土预制管廊工作井接头(NC接头)在大荷载作用下易发生剪切破坏的问题,提出了一种UHPC-NC接头形式,即把超高性能混凝土(UHPC)材料局部应用于管廊工作井接头部位。采用ABAQUS有限元软件建立三种UHPC-NC接头管廊工作井模型,系统分析了接头高度、螺栓预紧力和UHPC强度等参数对UHPC-NC接头抗剪性能的影响。结果表明,接头高度、螺栓预紧力、UHPC强度和螺栓数量的增大增多均会提升三种UHPC-NC接头管廊工作井抗剪承载力和刚度,而接头长度增加会降低这三种UHPC-NC接头管廊工作井的刚度。

西域砾石层压力管道竖井施工关键技术研究

针对西域砾岩胶结程度差异显著的问题,采用物理性质和密度测试等研究方法,得到其胶结程度直接影响力学特性和三相组成的研究成果。针对西域砾岩应力-应变曲线阶段性变化的问题,采用应力加载实验,得到随着应力增加,单向加载变形量显著降低的研究成果。针对西域砾岩正交各向异性变形特性问题,采用颗粒排列分析,得到铅直方向变形最小、长轴方向变形最大的研究成果。针对奎屯河引水工程中的弱胶结西域砾岩施工问题,采用多层井壁结构和优化施工工艺,成功实现了安全、高效、低成本的工程目标,显著提前了工期。

管道顶进用装配式圆形工作井承载性能研究

近年来装配式建筑正逐步应用在地下管道工程中,为了研究管道顶进用装配式圆形工作井的承载性能,结合现场监测的顶管顶进力情况,采用三维有限元方法对装配式圆形工作井的井片混凝土以及连接螺栓进行了受力分析。研究结果表明:通过在管壁涂刷润滑剂、采用触变泥浆进行压浆等减阻措施可以明显降低顶进力荷载,甚至可以使其达到设计值的50%以下;装配式圆形工作井在顶进力荷载的作用下,螺栓受拉情况不明显,仅后座墙位置的井片外侧混凝土呈明显受拉,设计中需要关注,必要时需对该部位制定加固方案;粘贴钢板加固方案相对于粘贴CFRP加固方案具有材料利用率更高、加固效果更加明显的优势。研究成果可为推广装配式建筑在管道工程中的应用提供理论依据和参考借鉴。

基于机器学习的工作井开挖周边管线沉降预测研究

城市水利设施常采用顶管法,这其中较为重要的是工作井施工。对于过江顶管,工作井往往为超深基坑,容易对周边环境产生影响,预测工作井开挖过程中的地面沉降对于工程安全和提前预警具有重要的意义。依托宁波某顶管引水项目,针对工作井附近的地面沉降监测数据,分别长短时记忆网络、门控循环单元、随机森林回归、支持向量机回归、BP神经网络等算法预测工作井周边沉降变化,预测结果表明神经网络类算法精度最高,可在一定程度上反映沉降的动态变化;支持向量机和随机森林算法在沉降变形的动态预测方面存在缺陷,对于变形的峰值和发展趋势方面的捕捉有所不足。针对单一模型的不足,文章进一步提出了一种结合数据分解降噪和机器学习的CEEMDAN-LSTM模型,提升了监测数据的预测效果。由此,智能算法在分析和预测深基坑开挖引起的沉降方面具有一定的潜力,值得进一步推广。

地下空间十字交叉综合管廊双层垂直接驳技术

石家庄正定新区安济路与太行大街交口,地下安济路管廊与太行大街管廊在空间上垂直双层十字交叉,为实现管廊内管线形成互通运行,现需将上下管廊垂直接驳。介绍竖井垂直开挖与支护技术、竖井结构施工技术、竖井结构与管廊连接施工技术等,总结了施工方法及关键技术控制要点,可为城市地下管廊接驳施工提供借鉴。

海上风电大直径超长钢管桩竖向承载特性现场试验研究

钢管桩是海上风电工程最主要的基础型式,但针对海上大直径超长钢管桩竖向承载力问题的研究却相对较少。结合广东汕头海上风电工程,进行了海上大直径超长钢管桩竖向承载力特性的现场试验研究,对比了桩底沉降和桩顶沉降随上部荷载的变化特点,分析了桩身侧摩阻力和桩端阻力随上部荷载的变化规律,并依据试验结果对大直径超长钢管桩极限承载力判定方法进行了探讨。试验结果表明:大直径超长钢管桩桩身变形较大,利用桩底沉降随荷载的变化曲线更容易对现场加载量进行控制和调整,也更容易对承载力的极限状态进行判断;大直径超长钢管桩端阻力随桩顶荷载的变化曲线呈“S”形;现行规范中采用Q/Qmax-s/d曲线斜率开始转变为0.2的点所对应的荷载作为极限承载力,将过高的估计大直径超长钢管桩的竖向抗压极限承载力。

膨胀性软破岩层深竖井施工分级支护研究

境外某铜金矿千米深竖井在通过膨胀性软破岩层(泥灰岩)时,围岩遇水膨胀压力极大,先后出现两次井壁垮塌和开裂的情况,对施工进度及施工人员安全产生极大影响。为解决该问题,查找相关文献资料及国内外类似施工案例,对通过膨胀性软破岩层的井壁破裂机理进行分析,针对性地制定井壁破裂修复方案;在此基础上,进一步调查施工地点的工程地质和水文地质情况,通过分析与总结,提出深竖井不良岩层的施工及分级支护方案,对其所穿过的膨胀性软破岩层的围岩制定分级表,根据不同岩体等级分别提出相应的施工及具体支护方案。通过对两次破裂处井壁的修复,较长时间内未出现裂缝及漏水现象,修复效果良好,达到预期;此外,竖井井筒后续施工中在采用分级支护方案后,井筒顺利通过厚度超过500 m的不良岩层,且在工期、质量、安全三个方面都取得良好效果,保障该深竖井工程的施工质量与施工安全。该工程为膨胀性软破岩层中的深竖井掘进施工积累了宝贵经验,对类似工程具有一定的借鉴意义。

基于强度折减法的圆形顶管井基坑变形及稳定性分析

现行规范中有关圆形顶管井基坑的设计方法主要采用平面弹性支点法,考虑到三维空间下环形基坑支护结构的拱效应和周边土体的土拱效应,平面计算结果较实际偏于保守。为此,基于强度折减法,通过建立圆形顶管井基坑的二维、三维有限元计算模型,得到了基坑安全系数和变形量,并将计算结果与规范方法进行了比较分析。分析表明:在深径比h/r>0.9时,坑底土主要产生隆起变形;当深径比h/r小于0.9并逐渐减小后,坑底出现圆弧滑动面,土体破坏呈整体滑移模式;在三维模型下,围护结构的拱效应阻隔了坑边超载对圆弧滑动面分布的影响,周边土体的土拱效应减小了地表沉降量和围护结构变形量;基于强度折减法的基坑安全系数是规范方法中坑底抗隆起安全系数的2~3倍。

沉井法与逆作法在顶管工程中的应用分析

结合采用顶管技术施工的某水厂出厂管道工程,通过对沉井法和逆作法施工的两口规格相同的工作井和接收井,从设计、施工工艺、工期进度、费用成本角度出发进行全方面分析,阐述了两种施工方法在实际应用中的优点以及存在的问题。通过对比分析,得出施工条件允许的情况下逆作法施工的优势要大于沉井法,为水厂出厂管道工程后续井位施工方法的选取提供了理论依据,也为相关类似工程提供了参考建议。

矩形顶管始发井结构分析

顶管工作井永久框架在施工过程中会经历多种不同的受力阶段,在土压力、水压力、顶推力等组合作用下处于复杂的受力环境,准确分析框架在不同阶段时的受力特点和内力分布是设计环节中的重点。利用有限元计算软件Robot Structural Analysis建立顶管始发井的三维模型进行受力分析计算,并对工作井永久框架在全过程设计中的受力情况进行了小结与探讨。分析表明,框架内力包络值主要由开挖阶段和拆撑阶段控制,研究结果对实际工程中顶管工作井的设计提供有效的参考。

橡胶止水密封圈压缩量影响下的竖井管节止水性能试验研究

针对F型承插式顶管管节接头处的橡胶止水密封圈,开展止水性能试验,设计可以调节密封圈压缩量的止水模型试验装置,开展不同内外水压、单双道密封圈、橡胶圈压缩量和张开角情况下的密封圈止水性能试验研究.结果表明:相同压缩量下双道密封圈可以有效提高止水能力;压缩量较小情况下,止水圈的内水压止水能力优于外水压;张开角的增大会显著降低止水圈的止水能力,实际工程中应严格控制管节之间的张开角大小.

逆作法井在城市顶管工程施工中的应用

本文研究了逆作法井施工技术的应用,即自顶向下逐层进行井壁施工,最后进行封底的施工方式。逆作法井施工具有安全可靠、施工简便等特点。通过对深圳市光明区木墩河整治工程中顶管工作井的实践,发现逆作法井施工相对于传统沉井施工具有诸多优势,包括能够保持沉井周围土体原状、准确控制洞口标高、洞口加固彻底、施工便利、缩短工期以及不破坏原有管线等。逆作法井施工技术已成功应用于木墩河综合整治工程中,可为后续类似工程提供可行的解决方案。因此,逆作法井施工技术具有较高的推广和应用价值。

市政供热领域矩形顶管沉井设计分析

随着顶管沉井在市政供热顶管工程得到普遍应用,沉井(也叫工作井)结构设计的合理与否直接影响整个顶管工程的安全与质量,从而决定整个供热管网的质量安全。从尺寸、承载力、构造等方面系统地对矩形工作井的设计过程进行了详细介绍,对广大设计人员进行工作井结构设计具有一定的参考价值。

空气源热管热泵技术用于煤矿井筒防冻的节能安全研究

针对煤矿井筒防冻这种特殊供热需求,本文采用分体式热管作为空气源热泵的冷凝换热器,空气源热泵采用低冷凝温度,小压比高效运行,根据热力学第二定律,热泵系统能效比高,同时可以在低温环境下安全运行。通过实验样机测试,验证了热泵系统小压比运行能效比很高,同时热管换热器可以提供较高温度的热风。通过2023年冬季在邢东煤矿井筒防冻的工业实验应用,验证了小压比高效能空气源热管热泵系统完全可以满足井筒防冻供热需求,能够为煤矿井筒防冻提供能源应急保障、同时系统稳定,在环境温度-20℃下不但可以可靠供热,系统能效比也超过了3.0,远高于传统空气源热泵,节能效果显著、运行安全。该技术为煤矿提供了节能、安全的井筒防冻技术手段。

考虑接头弱化的小直径竖井地下连续墙和钢管桩围护力学性态对比分析

城市更新背景下基础设施建设过程中,直径15 m左右、挖深25 m以上的小直径超深竖井工程不断涌现。建筑基坑设计一般采用平面弹性抗力分析,未考虑空间效应而导致方案偏保守;采用三维m值法或三维有限元法时,若不考虑围护墙环向刚度弱化则变形也远低于实测。结合实际工程采用三维精细化数值模拟方法,参考已有研究给出的地下连续墙接头单元压缩试验数据,首先对比分析地下连续墙是否考虑接头弱化2种情况,结果表明型钢接头按双面5 mm夹泥考虑接头弱化与实测基本吻合;在此基础上对比分析1.2、1.0、0.8 m三种地下连续墙方案,随地下连续墙厚度降低墙身侧移依次递增约20%,而最大弯矩依次递减约25%,并验证0.8 m厚地下连续墙也能满足设计要求;针对中心城区复杂施工环境提出了基于钢管桩的竖井绿色围护方案,分析表明Ф900 mm、1.3 m间距的钢管桩圆形围护与1.0 m厚圆形地下连续墙围护的力学性态较为接近,满足施工要求。

钙质砂中模型桩的试验研究

根据钙质砂中桩基工程的现状,针对取自南沙群岛永暑礁的钙质砂,设计一个室内模型试验装置来研究钙质砂中钢管桩的承载和变形性能以及影响因素,并进行了石英砂中的对比试验。试验结果表明,钢管桩在钙质砂和石英砂中的表现有着显著差异。钙质砂中钢管桩承载能力很低,仅为石英砂的66%～70%,钙质砂中桩身轴力衰减速率缓慢,桩侧摩阻力远远小于石英砂的,仅为石英砂的20%～27%,并具有深度效应,开口钢管桩和闭口钢管桩的桩侧摩阻力相差不大。同时表明,钙质砂中桩侧摩阻力对相对密度的变化没有石英砂敏感,受相对密度影响很小。由颗粒破碎引起的桩周水平有效应力的大幅降低是造成钙质砂中钢管桩桩侧摩阻力低的主要原因。

软土地区预应力管桩偏位处理实例分析

结合工程实例分析了预应力管桩产生偏位的原因,介绍了预应力管桩偏位的处理方法。预应力管桩桩顶偏位桩的处理方法为:首先应先测量每根管桩的平面偏位情况;然后对所有管桩进行低应变动测确定桩身损伤情况及缺陷深度;最后根据管桩偏位和损伤情况采取有针对性的处理措施。对严重偏位且断裂的桩进行补桩处理;对偏位较小且桩身质量完好的桩进行纠偏扶正处理;对偏位较大且桩身有损伤的桩进行先纠偏扶正,并在管桩内芯放钢筋笼灌芯加固处理,处理后的单桩承载力极限值可取原设计承载力极限值的60%;对偏位桩集中部位,处理后承载力达不到设计要求时应进行补桩处理。本工程经上述措施处理后建筑物实测最大沉降仅为13 mm且沉降较为均匀,说明效果良好,具有借鉴意义。

对COREX竖炉煤气反窜的初步认识

宝钢生产实践表明,煤气反窜频繁是COREX-3000的特有现象之一,曾是困扰COREX竖炉稳定的主要问题之一。分析煤气反窜与竖炉压差、炉料的温度、排料和金属化率之间的关系,结果表明,煤气反窜对上述参数均带来不利影响,易导致竖炉炉况不稳定。探讨了正常生产及竖炉炉况异常时煤气反窜产生的原因,并介绍了竖炉中心加粉、下降管添加冷却介质两种降低煤气反窜危害的措施的原理。采用上述措施并结合操作调整,煤气反窜量由20%降低至5%左右。

具有柔性传动能力的气压驱动微型管道机器人

针对火力发电厂110 MW冷凝器蒸汽回流回路等微型管道的检测和维护问题,研制了一种具备柔性传动能力的气压驱动微型管道机器人,设计了柔性动力传输系统,实现了机器人的驱动源外置和动力的柔性长距离传输。建立了微型管道机器人在直线管道、弯曲管道的运动学分析和驱动力分析模型,为驱动力外置提供了控制依据。在管径为70 mm的复合管道的实验研究表明:该气压驱动微型管道机器人在柔性软轴的作用下,可以有效地获得来自外置动力源的驱动力,能够实现在具有任意曲率半径的微型管道内部行走。

有压污水输送管道通气井的设置

结合实测透气数据,运用变波速模型对不同点位类型进行了分析,通过计算管道的压力变化研究了有压污水管中的气液两相流。对三个方案进行了分析:①污水管道沿程都不设通气井;②在地形突变处设立通气井;③除地形突变处外,平直管道隔2 km设一个通气井。计算结果表明,除在倒虹管处等地形突变的地方以及平直管段隔2 km距离就应设置通气井外,其余平直管道处可以不设置通气井。