顶管技术在管道建设中的应用

顶管作为一种非开挖技术,以其施工效率高、对环境影响小和成本低等优点,广泛用于穿越河流、道路等障碍限制条件下的管道工程建设中。以某管道工程为背景,对其地质条件和建设环境进行了分析,结合泥水平衡顶管和土压平衡顶管的适用条件,对不同顶管穿越段设备选型进行了优化;同时对润滑泥浆方案和注浆参数进行了分析,并提出了减小地面沉降的泥浆置换技术。最后通过顶进力计算,优化各段中继间设置,并在实际工程施工得到了成功应用。     

郑东新区顶管施工中顶进阻力的确定方法探讨

介绍顶管施工尤其是长距离顶管施工中顶进阻力的重要性,列举了采用《给水排水工程顶管技术规程》（CECS：2008）、《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB 50268—2008）计算顶进阻力的公式和日本下水道协会制定的顶进钢筋混凝土管顶力的计算公式。在郑东新区土压平衡顶管工程实例中对顶进阻力进行了测试和研究,指出理论计算结果与实际值之间存在的差异。提出了适合郑东新区的顶管顶进阻力的计算方法。     

大口径三维曲线顶管顶力估算及实测分析

顶管顶进阻力由顶管机的迎面阻力和管节与土体间的摩阻力两部分组成,现有的顶力估算公式都具有一定的适用条件,虽然物理意义明确,但参数取值范围较大,往往估算顶力与实际工程顶力的匹配程度较低,尤其是在三维曲线顶管工程中受曲线段的影响,准确估算顶力的难度更大。以长413.0 m,外径为3.8 m,最小曲率半径为313.7 m的三维曲线顶管工程为研究对象,基于现有的顶力公式估算所需顶力大小并布设中继间,在该工程实测数据的基础上分析顶力组成及其与顶程、顶进曲率半径等影响因素之间的关系和顶管在平面曲线和垂直剖面曲线以不同曲率半径顶进的摩阻力变化规律。分析结果显示,曲线顶管摩阻力附加系数是真实存在的,且工程实测值与经验值有所偏差,但顶管在淤泥或黏土层中顶进时的摩阻力按规程推荐取值能够满足工程实践需求。最后提出了顶力估算及中继间的布置建议,为类似工程提供依据。     

顶管施工中顶力与顶程关系及其影响因素分析

以上海某长距离急曲线顶管工程为例，通过现场实测4节管段顶进过程中的顶力，研究了顶力随顶程的变化规律，系统分析了顶进过程中顶力的主要影响因素，得到了一些有用的结论。     

泥水平衡顶管技术在商周高速穿越工程中的应用

泥水平衡顶管技术被广泛用于穿越铁路、公路、河流等地下管线工程中,并在我国南水北调工程中发挥重要作用,但在施工中也出现了长距离施工减阻和轨迹精度控制等难题。结合商周高速顶管穿越工程,探讨了顶管机选型、注浆参数、顶进力估算和轨迹纠偏等关键技术。通过对顶力计算值与实测值的对比表明工程采用的润滑泥浆的减阻效果明显,有泥浆润滑时(15m后)的摩阻力约为无润滑时(15m前)的11%,实际的总顶进力约为计算值的9%。利用激光全站仪对掘进机头的轨迹偏差的分析结果表明:机头的水平轨迹偏差很小,且无明显规律;机头的下沉可能会导致轨迹容易向下偏斜。     

泥岩中顶管施工顶推力计算的理论分析

随着各类市政工程的发展,顶管工程已显示出无比的优越性。结合顶管工程现场实测数据,对泥岩地质条件下顶推力的计算进行了理论分析,并通过一元线性回归得出在该地质条件下顶推力计算的经验公式。     

大断面矩形顶管减阻技术应用研究:以苏州综合管廊矩形顶管为例

以苏州城北路人民路段综合管廊矩形顶管工程为例,分析了影响矩形顶管顶进力的关键因素,提出了管节配重、管节涂蜡和管节注浆等综合减阻方法以降低管壁摩阻力。在管节内放置重物平衡管节所受周围泥浆的浮力;通过涂蜡和喷蜡使管壁光滑,降低管壁与周围介质的摩擦系数;选择合适的材料和配比配制适合地层的泥浆,调整注浆量和注浆压力,使管节周围形成完好的泥浆套。基于实测顶进力与理论计算值的对比分析表明,管壁单位面积摩阻力降低了40%左右,证实该综合减阻方法解决了人民路段矩形顶管顶进力过大的问题。     

顶管施工中顶力和平均摩阻力与顶程关系分析

顶力是顶管施工中必须确定的一个重要参数,平均摩阻力则是衡量顶进效果的一个重要指标。为研究二者与顶程的关系,通过现场实测某长距离大口径急曲线顶管两节管段顶进过程中的顶力以及由顶力计算的平均摩阻力的变化情况,对顶力和平均摩阻力随顶程变化规律及其影响因素作了深入分析。由于影响因素复杂多变,顶力全程呈较为剧烈震荡上升的趋势,平均摩阻力则在经过初期的高位震荡后,由于施工趋于稳定,如泥浆套已成型、轴线控制已相对稳定,以及顶程对影响因素的稀释作用,而迅速下降并变得比较平稳。只要施工控制措施得力,长距离大口径急曲线顶管的平均摩阻力完全可以控制在较低的水平上。最后,本文就施工措施提出了一些建议。     

软弱土质大口径长距离钢筋混凝土管泥水平衡顶管施工技术

结合亚运顶管工程施工,研究了软弱土质大口径长距离钢筋混凝土管泥水平衡顶管施工技术。包括工作井、顶进施工、监控量测、纠偏、注浆减阻、中继间、常见故障及排除方法等方面。解决了顶管施工中的重大技术难题,取得了良好的经济效益和社会效益。     

Х2200泥水加压平衡顶管机的研制

根据上海合流污水二期工程１．１标所处的地理位置和土质条件等情况。自行研制开发泥水加压平衡顶管机。本文从工程的条件以及泥水加压平衡顶管的发展史、泥水加压顶管机与其它顶管的比较等了开发泥水加压平衡顶管机的必要性,叙述了沁比加压平衡顶管的优缺点,着重叙述了泥水加压平衡顶管的工法系统、设计特点、主要性能、技术参数系统控制及监控等。详细说明了泥水加压平衡顶管机结构特点和工作原理,泥水系统的设计。     

中粗砂地层顶管工程泥浆方案研究

在中粗砂地层顶管施工过程中,地表变形过大、顶推力过大是困扰顶管施工多年的技术难题,针对这些问题,提出了适合该地层的顶管泥浆性能指标。通过正交试验验确定了泥浆各组分对泥浆粘度和失水量的影响进而确定了最佳的泥浆配方。最终该配方成功应用于珠海某大型顶管工程中。     

中粗砂地层顶管工程泥浆方案研究

在中粗砂地层顶管施工过程中,地表变形过大、顶推力过大是困扰顶管施工多年的技术难题,针对这些问题,提出了适合该地层的顶管泥浆性能指标。通过正交试验验确定了泥浆各组分对泥浆粘度和失水量的影响进而确定了最佳的泥浆配方。最终该配方成功应用于珠海某大型顶管工程中。     

矩形SMW工法工作井土体反力计算方法的研究

对采用型钢水泥土复合挡土墙(Soil Mixing Wall,SMW)建造的矩形工作井在顶力反力作用下的受力机理进行分析,假定承载后背竖向土体反力呈拟正态分布、水平向土体反力呈均匀分布,求得后背土体所能承受的最大土体反力计算公式。考虑前壁土体达到主动状态,得到工作井最大土体反力和允许顶力的计算公式。算例分析表明：采用梯形分布计算得到的后背最大土体反力值要略大于文中方法计算结果;在黏性土中,文中方法采用水土合算计算得到的允许顶力值与实测值较吻合。     

深埋顶管顶力理论计算与实测分析

针对管幕预筑法中深埋顶管顶力进行理论和实测分析。顶管顶力与垂直土压力密切相关。参照隧道开挖中垂直土压力的计算方法,常用的垂直土压力计算理论有：普氏理论和太沙基理论。在详细分析了这两种垂直土压力计算理论的适用性和缺陷之后,结合普氏理论和太沙基理论,提出了改进的垂直土压力计算理论公式,并编写MATLAB程序计算改进理论公式的数值解。改进理论既考虑了土拱效应,又考虑了拱下土体的挟持力,更符合实际土体变形情况。将普氏理论、太沙基理论和改进的理论应用于沈阳地铁新乐遗址站管幕预筑法顶管工程中,计算不同深度的两根大埋深管道顶力,并把计算与实测结果进行比较,发现普氏理论和太沙基理论计算结果都远大于实测值,改进理论计算结果稍大于实测值,更适合于深埋顶管顶力估算。     

利用标贯击数估算静压桩的沉桩阻力

选用最易获得的标准贯入试验锤击数估算静力压入桩的沉桩阻力,提出了经验公式。对桩端阻力、桩侧阻力在土层中的变化等计算的细节问题进行了讨论,并编制了计算结果可视化的程序。2个工程实例的计算结果表明,用标贯锤击数估算静压桩沉桩阻力的方法是可行的,计算出的压桩力满足工程精度要求,可以方便的用于判断沉桩可能性、估算承载力、选择沉桩设备等。     

大直径顶管穿越沙漠深部护壁浆液体系研究与应用

大直径顶管穿越沙漠深部顶进阻力大、地层稳定性差、易垮塌、冒顶、护壁困难,砂层多夹有最大直径达4 cm的圆砾,管道最大埋深达50 m,国内外尚无顶管护壁浆液能有效稳定深部砂层降低顶进阻力。本文提出粘土-CMC聚合物浆液用作沙漠深部大直径顶管护壁,探讨浆液护壁及渗透机理,研究浆液性能随材料加量变化的关系,重点分析流变性、失水造壁性、润滑性的变化规律,得出浆液最优化配比。工程应用表明,该护壁浆液能有效稳定砂层,保护隧洞,降低顶进阻力,大直径顶管成功穿越沙漠深部,最大轴线偏差未超过50 mm,顶力未出现急速增长。