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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

粉砂土地层顶管推进过程中竖井结构受力与变形规律研究

顶管法因具有占地面积小,施工速度快等优点在城市地下管线建设中得到了越来越多的应用。顶管工作井的受力状态是顶管施工中重点关注的问题。因此结合顶管工程实际案例,利用ABAQUS有限元分析软件建立了顶管施工竖井结构三维数值分析模型;重点研究了顶管竖井开挖、支护和顶管顶进施工过程中竖井结构变形和场地土层变形规律。研究结果表明:顶管竖井开挖变形过程中周边土体和竖井结构主要产生基坑内侧变形;顶管顶进过程中引起的竖井结构变形和周边场地土层变形都在安全可控范围内。研究成果可为相关项目工程案例的施工提供有利的参考。

飞轮储能系统电机转子散热研究进展

电机是飞轮储能系统实现电能-动能转换的关键部件,其小体积、大功率的设计特点以及真空运行环境导致电机转子温升问题突出,常规的定子水套冷却已不能满足高功率密度电机转子的散热降温需求。本文首先阐述了飞轮储能电机转子发热的原因及危害,分析了转子涡流损耗、电机温度场的计算方法。回顾了飞轮电机转子被动冷却、主动冷却的研究进展,其中被动冷却包括热辐射与导热,主动冷却包括空心轴内通流冷却与热管冷却,并评估了各种方法的飞轮储能适用性。综合分析表明,强化电机定、转子内部绝缘材料导热以及增强热辐射可以一定程度上防止电机内部热量积聚,降低电机的温度梯度;热管易于安装、集成度高、传热性能优异,但其随轴的旋转传热缺乏验证;空心轴内流冷却技术成熟度高、设计制造简单、传热效果好,可作为高功率密度飞轮电机转子冷却的首选方案。针对MW飞轮储能电机转子散热难题,提出了中空轴内通流冷却的新方案。

大直径顶管进出洞口对矩形竖井结构的受力影响研究

作为顶管工程最为重要的构筑物之一,顶管始发井或接收井需要在井壁上开设尺寸不一的圆形洞口供顶管进出,洞口的设置影响了井体结构受力。以有限元软件为分析工具,依托西安市某DN3500内径电力顶管工程,研究采用明挖顺作法施工的井壁开洞对井体结构的受力影响规律,将之与同等条件下的沉井结构内力计算结果进行对比,得出了不同工艺井侧壁开洞前后的内力变化规律,并提出了相应的井结构优化设计建议,为相关工程的设计与分析提供参考。

深竖井向下送料连续浇筑混凝土施工技术研究

深竖井混凝土工程施工中,受混凝土泵送机输送高度的限制,常常因空气进入泵送管造成无法泵送、堵管等问题。基于此,文中研制了一项能够保证连续输送混凝土的施工技术,能确保混凝土质量和施工安全,值得类似工程借鉴推广。

打桩过程互层土中桩基侧摩阻力变化研究

准确确定打桩过程中的单位侧摩阻力,是提高桩基可打入性分析精度的重要途径。基于某互层土场地现场静力触探数据及高应变动测结果,分析打桩过程中单位侧摩阻力的变化规律。现场打桩全过程动测数据分析显示,与常规场地类似,打桩过程中同一深度的单位侧摩阻力随着贯入深度的增加而降低,总侧摩阻力表现出明显的衰减趋势;土体的互层分布对单位侧摩阻力随深度的变化趋势影响显著,表现为在砂土及粉土层中单位侧摩阻力也出现明显降低。现有的半理论半经验公式无法正确描述上述情况,对于互层土场地,建议黏土层可基于灵敏度确定折减因子,砂土和粉土宜采用与上层黏土相同的折减因子。采用该方法计算得到的单位侧摩阻力与实测值基本吻合。该方法可用于互层土场地的打桩计算,提高桩基可打入性分析精度。

波纹钢衬板工作井在平谷区农村生活污水治理工程微型顶管施工中的应用

近年来,随着国内农村生活污水改造工程的实施,微型顶管施工技术已广泛在农污治理管网建设中应用,但大多数微型顶管施工使用钢筋混凝土喷锚、钢筋混凝土沉管、钢护筒等工作井,这些工作井施工周期长、工艺复杂、工程效益低。而波纹钢衬板工作井工艺简单、施工便捷,可周转使用,节约工程资金、效益凸出,文章以平谷区2019年农村生活污水治理工程(骨干管网)为例,详细介绍了波纹钢衬板作为微型顶管工作井的施工方法,可供类似项目参考借鉴。

超深顶管工作井复合结构三维变形特性

以佛山市某超深埋电力隧道顶管工程为背景,采用现场监测和数值模拟相结合的方法,研究顶管工作井复合支护结构在施工过程中的变形规律。结果表明:数值模拟结果与实际监测值基本吻合;随着开挖阶段内支撑和内衬墙的施做,复合结构共同作用有效抑制了墙体水平位移向井内增大,下部土体开挖对上部墙体位移影响逐渐减小;而在顶进阶段,顶进反力作用范围内墙体发生向井外的位移,墙体向井外竖向和横向水平变形均随顶进反力的增大而增大;通过分析工作井后背墙体竖向和横向水平变形规律,表明整体变形为向井外“凸”出的曲面;最后建议距离顶进反力作用中心越近的内支撑设置间隔应越小,且截面尺寸应越大,以提高工作井结构的支护效率和整体稳定性。

建筑深基坑施工中土钉墙结合管井降水技术的应用

深基坑工程影响着项目的稳定性和安全性,若要达到最佳的施工效果,则需要科学选择支护技术,避免水对土体造成负面影响。文章以深基坑施工作为研究的切入点,从工程实例角度对搅拌桩和锚钉墙支护下管井降水施工设备和设施进行了详细分析,从止水惟幕、降水等不同维度提取了技术施工要点。

某电厂变频凝结水泵断轴故障的分析与改进

某电厂二期机组采用了苏尔寿生产的BDC-500-490/D3S型凝结水泵,随着凝泵变频改造后,变频凝泵A长时间偏离额定转速运行,对泵的重要部件的使用寿命和大修周期有明显影响,在运行过程中多次发生了扬水管裂纹、泵轴断裂的故障。通过运行方式、结构形式及解体情况的分析,提出凝泵备件国产化改造方案,对设备结构进行改进,提高了设备运行可靠性,降低了检修费用。

油气管廊下穿高速公路施工技术

岚山油气公共管廊下穿G15高速公路,桥下有中石油管道通过,在整个施工过程中,既确保施工质量以及施工进度,并且保证现有道路及管道不受影响是本工程的重中之重。结合以往施工案例,从整个施工过程中进行技术优化,主要介绍其竖井施工以及横洞穿越施工中关键技术,为后期类似工程的施工起到一定的指导作用,可供工程相关专业技术人员学习。

长距离大断面顶管隧道的设计与应用

近年来,随着我国顶管技术的发展,顶管的应用范围也从最初的地下管道、过街通道、综合管廊等向城市轨道交通领域普及,为满足不同行业的功能需求,顶管的断面形状及尺寸均有所差别。文章以超大断面顶管在福州地铁某单洞双线区间的工法探索应用为例,研究了顶管隧道在设计及施工过程中的一些问题,并提出了相应的解决措施。该工程已顺利完工投入使用,并取得了良好的效果,文章研究内容可为类似工程的设计与应用提供借鉴。

矩形顶管小井口始发、斜交接收施工技术分析

武汉轨道交通5号线王青公路站1号出入口过路地下通道顶管施工时,面临小始发井、大角度斜交接收的施工难题。对此,文章提出优化顶管机设备选型、机头分次进洞、进洞段超前探测及地面加固、接收段单轴搅拌桩加固洞口土体、出洞管节整体分解吊装等一系列技术措施,从而保证了顶管机安全进洞、接收,使通道顺利贯通,研究成果可为类似项目提供参考。

城区污水管道顶管工作井施工工艺及稳定性分析

顶管法施工作为一种少挖或不开挖的管道埋设施工方法,因其对周边设施的无干扰破坏、土层的适应广等优点,已广泛应用于城市给排水、电缆隧道及公路地铁等隧道施工,而工作井直接承受来自管节推进的反作用力,在顶进过程中难免发生土体沉降、轴线偏移等现象,造成工作井发生失稳。以阳东区某污水管网工程为例,以公式法计算顶管工作井顶推力,预测施工前期工作井受力状况,计算结果符合工程实际状况并满足规范要求,分析结果可指导后续工作井的施工设计。