超长重力热管联合热泵的地热利用系统热力经济性分析

深层地热资源储量巨大,采用超长重力热管取热技术对深层地热资源进行开采,将其与热泵系统联合为用户供热是一种高效利用深层地热资源的方法。针对如何调节不同参数下超长重力热管与热泵联合运行以期获得最佳热力经济性的问题,建立了系统热力经济性模型,研究了热泵系统蒸发温度、超长重力热管热阻、井深、地温梯度以及蒸发器面积不同的情况下系统热力经济性变化规律。结果表明存在一个最佳蒸发温度使供热成本最低,如在地温梯度30℃/km、井深3 000 m的条件下,最佳蒸发温度为-2℃;超长重力热管热阻越小或地温梯度越大时可实现供热成本越低且最佳蒸发温度越高;存在最佳的井深和蒸发器面积使得供热成本最低。研究结果可为优化超长重力热管在开采深层地热联合热泵系统性能方面提供理论指导。

超长大管棚在砂卵石地层的施工工艺研究

以北京地铁3号线一期工人体育场站为例,打设直径108 mm、82.3 m超长大管棚在砂卵石地层进行超前支护,砂卵石地层粒径和地层阻力较大,钻进过程中可能出现轨迹偏移、钢管断裂等情况。从钻机、空气压缩机、钻头和钻杆、管靴和108钢管等方面进行试验对比,选择适合超长大管棚在砂卵石地层施工的设备型号、材质类别。测量放线、钻机就位、导向管安装钻机、跟管钻进施工、注浆封口、监测等工序,证明了潜孔冲击器跟管钻进法打设超长大管棚砂卵石地层是可行的。

超大口径超长距离排海顶管施工的管控要点

结合嘉兴市污水处理扩容工程外排三期(排海管扩容部分)项目,针对大口径超长距离顶管施工中所存在的困难进行了技术攻关。解决了混凝土沉井节段划分及工厂化制作、沉井分节下沉、封底混凝土浇筑、顶管施工等过程中存在的难题,确保了项目顺利实施。总结的管理工作经验,可为类似项目提供借鉴。

加临时浮力塞双塞自平衡下管法参数计算方法及工程应用

在煤矿瓦斯抽排井钻孔施工过程中需要下入超重特大套管,而套管总质量一般远超施工钻机提拉最大量程,研发合适的下管工艺对确保套管成功下放至关重要。为此,基于浮力定律推导了加临时浮力塞双塞自平衡下管法下管过程中各参数的理论计算公式,介绍了采用该方法下放超重特大套管的流程,并在顾北煤矿瓦斯抽采系统改扩建钻孔施工中进行工程示范,按照理论计算公式获得的下管过程中的各项设计参数进行施工,实现了超重特大套管的安全下放,研究结果可为超重特大套管浮力法下管的参数设计提供一定参考。

UNS N08367超级奥氏体不锈钢大直径无缝管的研发

介绍了一种核电厂海水系统用UNS N08367超级奥氏体不锈钢大直径无缝管的制造工艺,分析了产品性能。采用斜轧热穿孔+热轧+均整+冷拔工艺,通过优化化学成分和管坯加热温度,控制轧制温度,避免产生琢相铁素体和不均匀碳氮化物组织,以及合理设计热处理制度,控制热处理温度、保温时间及冷却速率,避免了有害相的析出,成功研发出了核电厂海水系统用UNS N08367超级奥氏体不锈钢大直径无缝管。研究结果表明,该UNS N08367大直径无缝管具有金相组织均一、力学性能稳定及腐蚀性能优异的特点,可以用于压水堆核电厂海水系统。

超大断面矩形顶管姿态控制关键技术研究

针对深圳某地铁站矩形顶管隧道工程的超大断面、浅覆土、密贴顶进等特点,对顶管姿态控制难点进行分析,并对该工程采用的姿态测量、铰接纠偏、多螺旋机出土、多刀盘模式控制、注浆纠偏等多种技术结合的纠偏控制方案进行介绍。根据该工程实践表明:①顶管姿态偏移主要源于顶管开挖面及隧道两侧水土压力不平衡;②矩形顶管姿态控制重点是水平姿态以及垂直姿态控制;③通过采用铰接油缸控制、注浆纠偏、多螺旋机出土、多刀盘转动模式控制等技术,可有效控制顶管姿态。

C-O型锁扣钢管桩在围堰工程中的实用设计方法

随着国家对水利投资大幅增长,投融资政策接连落地见效,引水涉水工程逐渐增加,围堰作为涉水工程中重要的阻水结构,其工程应用也日益广泛。锁扣钢管桩通过施加焊锁扣与相邻节点连接,形成排桩围护结构,具有施工快捷、安装效率高、截面强度刚度大、可循环利用等优点,在深基坑支护中经常被采用。目前的研究中对锁扣桩挡土结构的力学和技术优势的讨论较少,且缺乏优化设计的方法研究。本文系统总结了不同围堰类型的适用场景和构造施工方法,并以实际围堰工程为例,详细介绍了索塔超大深基坑围堰中的设计方法,旨在优化深水基础钢围堰结构设计,为今后C-O型围堰锁扣钢管桩的设计提供参考。

水域超大口径钢筋混凝土顶管轴线控制风险研究

随着城市面积和人口规模的不断增加,承载日常生活的市政管线的埋深和口径不断增大、距离不断增长,使得顶管工程的规模不断突破,甚至超出了现有规范的规定,而传统顶管轴线控制技术不能简单适用于超大口径长距离顶管工程。结合沿金山湖CSO溢流污染综合治理超大口径长距离钢筋混凝土顶管工程,通过理论分析和施工工艺优化,对水域超大口径钢筋混凝土顶管在长距离曲线顶进施工过程的轴线控制技术进行研究,并制定了针对性技术措施,可为类似顶管工程的设计和施工提供参考。

超高层建筑ALC墙板施工技术

本研究以某高层建筑工程采用ALC墙板施工为例,设计建筑墙板施工方案,旨在规范施工过程、提高墙板抗压和抗折强度。通过研究管卡安装方式、墙面清理方法、施工作业方式,并实践验证,证实所设计的施工方法不仅能够满足工程质检要求,还能进一步提升墙板的性能表现。该研究对于优化施工方法、提高墙体结构的稳定性和综合性能具有积极意义。它为高层建筑工程提供了有效的指导,提升了工程质量和安全性,推动了建筑行业向着更加规范化、高效化的方向发展。

哈密抽水蓄能电站地下洞室超长断裂带连续大管棚施工措施参数设计

大管棚作为隧洞不良地质段施工中一种重要的加固措施,被广泛应用于各类工程实践中,但管棚的施工参数以及支护效果研究还远落后于实际工程需求,很多设计参数缺乏工程施工验证。文章结合哈密抽水蓄能电站工程数次掌子面坍塌实例,进行了管棚支护设计,采用管棚+钢筋束+钢支撑+纳米仿钢纤维混凝土封闭的支护形式,取得了较好的加固效果。研究成果可为断层破碎带隧洞管棚支护参数设计提供参考。

近距离薄煤层群首采层卸压瓦斯协同抽采技术研究

为有效解决近距离薄煤层群开采首采层上、下邻近层大量卸压瓦斯涌入的治理问题,以某煤矿为研究对象,采用理论分析和数值模拟的方法,研究近距离薄煤层群开采条件下卸压瓦斯运移规律,并根据富集特征确定卸压瓦斯抽采钻孔的空间位置。研究结果表明:首采层开采覆岩导气裂隙带最大发育高为10.3~23.2 m。设计超大直径顺层预抽钻孔高0.8 m,宽2.08 m;顶板定向长钻孔终孔最优抽采位置为垂直距离开采层顶板15.0~23.0 m,水平距离回风侧20.5~27.5 m;2条埋管抽采最佳错距为距底板高1.1,1.7 m,深入采空区11.3,20.8 m。优化后的布置参数应用于现场实践,试验工作面回采期间上隅角瓦斯体积分数保持在0.7%以下。研究结果能够实现近距离薄煤层群开采条件下卸压瓦斯高效抽采,保证矿井安全高效生产。

锚杆静压钢护筒挖孔桩工艺在超高层基础加固工程中的应用

依托某超高层建筑基础加固工程实例,阐述了原桩基状况,归纳总结该工程特点和难点,并针对工程难点进行方案选型探讨。通过现场试验和理论计算,验算了大直径锚杆静压钢护筒挖孔桩的单桩承载力。采用变刚度桩迭代法对桩基刚度进行迭代计算,使后补桩基与原桩基实现变形协调。研究结果表明:所提出的锚杆静压钢护筒与人工挖孔结合方法,解决了该工程基础加固施工风险难题;桩基检测和后期沉降观测数据说明,锚杆静压钢护筒挖孔桩工艺不仅施工质量可控,而且基础加固效果明显,为处理类似超高层建筑基础加固问题提供了新思路。

黏土中超大直径钢管桩内侧摩阻力研究

随着当前海上风电装机容量逐渐增加,超大直径钢管桩基础得到了广泛应用。桩径的增加改变了桩-土相互作用模式,现行规范中钢管桩内侧摩阻力计算方法的适用性有待商榷。通过离心模型试验,采用双壁板桩和管桩模型揭示了黏土中有限范围土压力与不同桩径的内侧摩阻力发挥规律;采用有限元数值分析方法,开展了内侧摩阻力发挥规律的影响因素分析,建立了钢管桩内侧摩阻力计算方法,并与离心机试验结果进行了对比验证。结果表明:随着桩径增大,桩内壁土压力增大,内侧摩阻力也随之增大,并沿桩深呈指数型分布,其发挥范围为距桩端5倍桩径以内;提出的钢管桩内壁侧摩阻力计算方法与离心机试验结果吻合良好。

浅埋黏质黄土隧道变形控制机制及措施研究

为弥补当前超长管棚研究经验及模拟精度的不足,以黏质黄土地层中高铁隧道下穿运营铁路的变形控制方法为研究对象,针对以超长管棚+临时仰拱组成的“纵横支撑”体系的结构受力特征和变形规律开展研究。首先,采用实体单元进行超长管棚的精细化建模,分析地层变形及管棚应力分布规律;其次,运用光栅光纤测试技术实时监测管棚纵向应力,揭示隧道开挖对超长管棚纵向应力的影响范围;最后,分析“纵横支撑”体系的作用机制。研究结果表明:1)整体性好的超长管棚将竖向应力沿纵向大范围转移,减少了掌子面附近钢架应力;2)临时仰拱与开挖后的支护结构形成闭环结构,提升了钢架整体承载能力,有效控制了黄土隧道的变形;3)管棚和支护结构形成的纵横支撑体系中,管棚的最小距离应大于2倍掌子面到支护结构闭合的距离;4)隧道开挖对超长管棚纵向应力的影响范围为掌子面前30 m至后20 m,强影响范围为掌子面前方10 m至掌子面后方5 m,管棚的长度越大,其承载效果越好。

超大断面矩形顶管土体扰动分析及沉降控制

研究目的:超大断面顶管施工土体扰动及沉降控制对整个工程风险控制至关重要,为探究超大断面矩形土压平衡顶管土体扰动规律及沉降控制方法,以郑州红专路下穿中州大道顶管工程为依托,通过顶管模型及土体沉降数值解分析,深入分析顶管过程参数对土体变形影响规律。研究结论:(1)矩形顶管不同因素作用下土体沉降影响数值解同实测数值较一致,验证了数值模型解的准确性;(2)通过对土体扰动影响因素进行分析,泥皮套摩阻系数对地层沉降影响较小,推力、注浆压力适当增大可抑制地表沉降,建议推力略大于1倍掌子面中心土压力,注浆压力控制在2倍上覆土层压力以内;(3)装备防背土设计、管节涂蜡、触变泥浆、渣土改良、注浆减摩等手段综合应用对减少大断面顶管土体扰动及沉降控制效果显著;(4)本研究成果可为超大断面矩形土压平衡顶管工程提供参考或借鉴。

超大断面矩形顶管隧道全断面渣土改良施工技术

土压平衡盾构机在地铁区间隧道施工中应用非常广泛,但如遇到地质情况差,就存在沉降大、掘进困难,开挖面围岩土体稳定性不易保持等问题。通过某城市道路隧道工程超大断面矩形顶管隧道推进期间全断面渣土改良剂的选择、土体改良口的设置及施工技术的应用,使得盾构掘进顺畅、高效,减少停机时间,防止螺旋机中渣土固结,从而保障施工安全顺利。结果表明,最佳的改良剂参数和掘进参数的改进,能加快掘进速度,减少盾构机磨损。

锅炉高过出口管道焊接接头边缘偏差超标分析

高过出口管道是电站锅炉重要的高温高压部件,因其材料等级高、管壁厚、制造工艺复杂,在焊接过程中易产生未熔合、裂纹等超标缺陷,其焊接质量和受力状况对锅炉机组安全运行具有重要影响。《锅炉安全技术规程》和相关技术标准也对管道的焊接接头型式、材料控制、焊缝表面质量等方面提出了严格要求。某330 MW机组亚临界锅炉内部检验时发现高过出口管道材料钢印与设计不符、焊接接头边缘偏差超标等问题,威胁机组安全运行。通过宏观检验、资料核查、现场检测、建模模拟等方法,对该锅炉高过出口管道焊接接头边缘偏差严重超标进行了分析,找出缺陷产生的原因并提出了处理方法和具体的防控措施,对提升锅炉制造质量、保障锅炉机组运行安全具有一定意义。

超大类矩形断面复合顶管施工力学性能研究

依托上海轨道交通14号线静安寺站工程,介绍了超大类矩形断面钢-混凝土复合顶管的结构构造、加工制作与施工监测方案,重点分析应力监测数据并结合数模结果揭示了管节在顶进及后续施工中的受力性能,以此来研究大埋深软土地层中新型超大断面顶管的施工力学特性.结果表明:对于顶管中的任一管节,钢板与纵向肋板的应力在该管节顶进初期与全钢管顶推完成时出现较大波动,而中间段基本稳定在某一数值,且钢板轴向受力相比环向受力对管节纠偏更敏感;同一顶管不同管节在施工过程中的应力和位移分布一致:应力分布较为均匀,峰值应力位于顶推面拐角附近;变形趋势为竖向内凹、横向小幅外凸,峰值形变位于竖向跨中;管节峰值应力随顶管推进逐步增大,但均未超过弹性极限,峰值形变保持稳定;钢板的环向应力由水土压力控制,应力分布为上部受拉、左右受压,轴向应力由顶推力控制,其中竖直方向上的轴向应力也受管节竖向偏转和外壁环向荷载的影响;纵向肋板的轴向应力在水平方向上由顶推力控制,在竖直方向上由外壁环向荷载控制;后续施工过程中,顶管受力相对稳定.影响范围方面:注浆加固对钢板和纵向肋板的受力均有较大影响;管节环向焊接主要对钢板的环向与轴向受力有较大影响;钢筋绑扎和混凝土浇筑仅对钢板的环向受力有较大影响.

复杂环境超长超大顶管工程成套施工装备与技术研发及应用

项目紧扣城市基础设施建设和高质量发展需求,通过产、学、研、用联动模式,聚焦复杂环境超长超大顶管工程关键技术核心要素开展了重点攻关,分别从超长距离圆形顶管和超大断面矩形顶管工程施工力学特性及设计方法、成套装备与集成控制系统、关键施工工艺等方面进行研究。创新建立了基于管土水共同作用、阵列推进和环境安全的顶管分析方法和设计技术;开发了适应复杂地层、超长距离和特大断面的顶管掘进设备体系;研发了智能控制、精准顶进和静默穿越的顶管系列施工工艺。项目取得了大量原创性技术成果,有效解决了复杂环境超长超大顶管工程中的系列技术难题,保障工程与环境安全,引领了顶管技术的发展,推动了行业的科技进步,社会经济效益显著。

镁锂合金微型热管电场辅助超塑挤压成形

目的解决新一代轻质镁锂合金微型热管加工难度大、尺寸精度差、性能不稳定的难题。方法对镁锂合金坯料施加脉冲电流,利用脉冲电流产生的电致超塑性效应提高塑性变形能力,降低镁锂合金微型热管的加工难度。利用有限元仿真和实验相结合的方法,分析微型热管电场辅助超塑挤压过程中微型热管的变形行为与缺陷演变。结果电场辅助超塑成形的挤压力远低于相同温度下纯加热成形的变形力,能够单道次挤压出Φ2 mm的微细热管。结论与相同温度下的纯加热成形相比,电场辅助微型热管超塑挤压成形的变形抗力降低了50%,证明电致超塑性可有效降低镁锂合金微型热管的加工难度。随着超塑挤压速度的增加,变形不均匀性加剧。当挤压速度为0.006~0.02 mm/s时,能够获得尺寸精度和表面质量较好的微型齿槽。当挤压速度超过0.02 mm/s时,容易导致微型齿与管壁区域之间的材料流动不均匀,甚至诱发断裂。当挤压温度为200~280℃时,可以软化材料,降低挤压力,避免了温度过高产生的“焊接”现象。镁锂合金微型热管成形过程受尺寸效应影响,在挤压杆微型齿槽表面,亚毫米尺寸导致镁锂合金与模具间的界面摩擦增大、材料流动变慢,进而影响了微型齿槽的填充质量。