丁传松[1]2004年在《直线及曲线顶管施工中的顶推力研究》文中研究说明顶管施工技术作为一种现代化的管道敷设施工方法，具有很多优点。随着环境问题越来越受到重视，作为非开挖的顶管施工技术应用也越来越广泛。但由于理论研究相对滞后于实际和施工经验提升不够到位，使顶管施工技术的广泛应用受到影响。 本文在现有的顶推力理论、试验成果和计算方法的基础上，研究了直线、曲线及超长距离顶管施工中顶推力的变化规律；提出了更加合理的顶推力计算方法；推导出直线顶管及曲线施工中顶推力的理论解；并给出了直线顶管施工中的一个经验公式；最后采用有限元法分析了曲线顶管施工对管节和周围土体的影响效应。论文的具体内容如下： (1) 在现有直线顶管顶推力计算公式的基础上，分析直线顶管施工中顶推力的影响因素；考虑稳定土层拱效应的影响，推导出直线顶管顶推力的计算公式；根据某污水处理厂工程实例，采用分段函数模型拟合得出了一摩阻力的经验公式；在此基础上得到反映该地区实际的顶推力经验公式，并以图的形式将实测值与拟合值做了比较。 (2) 对楔形套环及楔形垫块法和单元曲线顶管法两种工法在施工中的力学性状进行分析，得出了管侧土体抗力的递推公式；考虑稳定土层拱效应的影响，推导出楔形套环及楔形垫块法施工时顶推力的递推公式；结合工程实例以图的形式给出了顶推力实测值与理论值的比较。 同时，以图表的形式给出了曲线顶管施工中管节轴向应力的计算方法，总结了曲线顶进时管节中部应力和管节接缝处的应力计算公式。 (3) 采用有限元法分析了曲线顶管施工对管节和土体的影响效应。基于土体和管节变形协调原理，分析顶管施工中土体应力和管节内力的变化情况。研究土层弹性模量、管节外径和覆土厚度对管节内力和土体变形的影响。 (4) 从触变泥浆减摩技术和中继接力技术两个方面对超长距离顶管施工中的顶推力进行了研究。对中继环的设计原则提出建议并对超长距离顶管的发展进行展望。
胡智超[2]2007年在《超浅层曲线顶管施工阶段土体位移的理论研究》文中研究说明顶管作为一种非开挖敷设地下管道的施工方法,在市政工程中应用越来越广泛。顶管具有不需要中断交通,不影响商业经营和居民生活,不影响城市景观、旅游等优点,从而不会引起人们对挖了又填、填了又挖的现象怨声载道。在市政项目中,很多顶管工程埋深较浅,覆土厚度H<3m,超出了现有相关规范规定,同时国内外在这个方面的文献资料几乎是空白。本文以重庆主城排水工程南滨路超浅层曲线顶管部分工程为研究背景,通过现场观测、力学分析、模型计算对超浅层曲线顶管顶进土体变形机理与规律,影响地面变形的因素,如何减小对周围环境的影响与地面变形的各种施工控制措施进行了较为全面的探讨,为以后超浅层顶管的设计和施工提供参考。具体的研究内容包括:1,结合超浅层顶管工程的实际施工特点,分析了顶管施工在顶进过程中对土体扰动的力学机理及天然土体所发生应力状态的变化。相应于原始应力状态变化情况可将其分为几个不同的区域。分析了扰动区应力状态的变化、扰动区土体性质的变化、地层移动原因及地表移动规律。2、超浅层顶管覆盖土层纵向土压力和顶管施工对地表变形研究。3、对工具管的应力及迎面阻力试验研究,监测在顶管时工作管端头阻力变化情况,同时可以得到工具管的内力分布情况,为纠偏千斤顶和后续的中继站设计和改进提供依据,也为改进工具管的设计提供必要的试验数据。4、利用MARC有限元软件对顶管施工引起应力和地层移动进行叁维有限元分析,将土体假定为理想弹塑性体,模拟分析了在埋深、顶进速度、灌浆率对地表土体变形的影响,并将模拟结果与实测结里进行分析比较。基于以上工作,本文对超浅层顶管覆盖土层厚度进行了探讨,还对超浅层顶管施工过程中对地面变形的控制因素进行了归纳总结,提出了比较系统的超浅层曲线顶管施工控制技术。
王召民[3]2007年在《山区管道顶管施工技术》文中进行了进一步梳理顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法。它不需要开挖面层,并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等,在我国,特别是沿海发达地面逐步普及使用,顶管设备也越来越先进。近十年来,随着市场建设规模、建筑密度不断加大,在各类市政建设项目中,顶管施工技术己被广泛应用。但在实际应用中,由于受到地理条件等因素的影响,存在诸多施工技术问题,尚须结合实际进一步完善与研究,使其更好服务生产、指导施工。本文简要介绍了顶管施工的历史和现状、分类和特点。重点介绍施工中涉及的平衡理论、注浆减阻技术、长距离顶管等项管施工技术中常见关键技术问题。并结合西南成品油管道的工程实例,指出在顶管施工过程中的影响因素,论述了在工艺选择、施工工艺参数及施工方法等方面出现的问题及解决方法。并结合实际情况,提出几点建议,希望对以后的山区管道施工有一定的借鉴和指导作用。在现有的顶推力理论、的基础上,研究了曲线顶管施工中顶推力的变化规律;提出了更加合理的顶推力计算方法;推导出直线顶管及曲线施工中顶推力的理论解。
金文航[4]2005年在《长距离曲线顶管技术分析与研究》文中研究表明本文针对目前工程实践中较为普遍和先进的长距离顶管施工工艺,对管材选用,顶力计算方法选择和施工关键技术如注浆减摩、中继环设置、通风、测量等技术进行了分析探讨。 文中着重对曲线顶管的受力机理进行了分析。通过建立力学模型对曲线路线半径R、顶推力P和影响因素如管径D、管节长L、木垫片厚a、材料弹性模量E以及工具管油缸行程差(b-c)等的关系进行推导。在研究过程中分管身是或否出现拉应力二种情况,在管身出现拉应力的情况下分析了管身截面和管道接口断面二种受力状态。 研究表明,当管身出现拉应力时,曲线半径R的决定因素是油缸行程差(b-c),而顶推力P对R的影响较小;管道接口处最大压应力σmax对(b-c)值的变化敏感,(b-c)的变化对顶推力P影响不大。另一方面,当曲线半径R为定值时,P对管身的拉应力影响较大,为使管身不出现裂缝,就必须控制最大顶推力。当管身全截面受压时,允许的工具管油缸进程很小,一般小于1mm,此时曲线路线允许最小半径相当大。 文中最后通过工程实例对推导分析进行了验证。
杨兴医[5]2017年在《大口径双曲线管廊顶进施工关键技术应用研究》文中研究表明近年来我国城镇化进程加快,随着城市规模的不断扩大,地下基础设施建设滞后、城市管网系统落后所产生的灾害在我国许多大中城市中频发,严重制约了城市的进一步发展。为解决这一难题,2015年8月,我国开始全面推动城市地下综合管廊建设。郑州市金水路西延高压输电线路架空入地改造工程是郑州市地下综合管廊建设的一部分,该工程全程采用顶管法施工,内径3.5米,外径4.14米,这是郑州市在建的最大口径的电力管廊顶进施工工程项目。本文结合此工程7#—8#井曲线顶管施工区间,利用工程中积累的经验和实测数据,对工程施工中大口径双曲线管廊顶进施工关键技术、管道在土中的受力、以及大口径双曲线管廊顶进的顶推力计算进行应用研究。具体研究内容如下:⑴总结了大口径曲线顶管的研究现状,对工程基本概况和工程难点进行阐述,简单介绍了管廊曲线顶进的基本理论、施工方法和施工工艺。⑵以金水路西延高压输电线路架空入地改造工程Ⅳ标段7#—8#井工程区间为研究背景,对顶管施工中顶管机选型、施工工艺的选择、触变泥浆减阻措施、管节之间的接头处理、中继间的设置、后背墙稳定性验算、顶进过程中的纠偏措施等重要和新颖技术进行应用研究。并计算出在顶进曲线段全截面接触时允许顶力值为31240 kN,大偏心状态下DN3500曲线顶管的允许顶力大小随着张口高度增加而减小。⑶计算出本工程场地管顶土层C、φ的加权平均值为18.13kN/m~2和27.29°,分别使用土柱理论和土拱理论计算深埋顶管管顶竖向土压力,得出结果相差20%以上,并利用ABAQUS有限元软件建立平面应力应变模型,分析管节在土中所受土压力,并与计算所得土压力大小作对比,得出在郑州市粉土地区计算深埋顶管土压力计算需要考虑土拱效应。⑷通过对顶管进行受力分析计算,推导顶力计算公式并估算出顶管顶力的顶推力大小,并将其与实测顶力值进行对比分析,得出一种适用于本工程大口径双曲线管廊顶进的顶推力计算公式。
宋杰, 张庆贺[6]2000年在《单元曲线顶管施工新方法及管节受力机理分析》文中研究说明本文介绍了单元曲线顶管施工新方法 ,并通过其与传统曲顶方法管节受力机理的对比分析 ,得出了传统方法的缺陷和单元曲顶法的优越性。
吴荣荣[7]2013年在《泥水平衡式曲线顶管施工技术在电力改造工程中的应用》文中研究说明顶管施工，以其综合造价低、施工推进快、施工安全性好、环境影响小、交通影响小、大量减少施工过程的协调工作等优势，逐步成为城市现代化建设的一项不可或缺的关键技术，普遍应用于地质情况较好、管线为直线路径的项目，对于穿越建筑物密集、地质情况相对复杂、地下设施较多或道路并不顺直的情况下运用该项技术存在较大的难度。2003年颁布的《厦门市城市规划条例》要求：“新建、改建、扩建道路等5年内不能重复开挖”。厦门市城市地下管线顶管施工逐步替代落后的破路施工，主要采用小口径的牵引式顶管施工，大口径一般采用人工手掘式顶管且管线走向为直线。110kV半曾Ⅱ回线路开断进金榜变工程顶管口径为2000mm，采用泥水平衡式曲线顶管施工且部分穿越岩层，该项施工工法在福建省尚属首次，在全国范围内也是罕见的。工程施工难度极大，结合泥水平衡式曲线顶管施工的特点，对大口径电力管道的施工方法进行研究与探讨。论文对顶管技术的发展与现状进行了归纳与总结，分析泥水平衡式曲线顶管施工的工作原理；根据地质勘察资料：曲线顶管段地质既有致密度很差的建筑垃圾回填层，也有中风化砂岩和强风化花岗岩，遂提出对复杂地质条件下的顶管掘进机的选型；由于本工程曲线顶管区段一侧存在高层建筑，为了在曲线顶进过程中避开该高层建筑的地下室及基础，对曲线顶管施工过程中是否能够按照设计曲线要求进行顶进提出了较高的要求，顶进纠偏和测量控制技术在该工程实施过程中处于非常关键的地位，结合工程实际，分析顶进纠偏和测量控制技术的重点与难点，提出相关处理措施；工程曲线顶管部分路径需穿越全风化及强风化花岗岩，为了有效降低顶进阻力，遂提出注浆减摩技术，设计中继间来传递总顶进力，实现较小顶推力；施工过程中实时记录分析顶管施工数据，及时调整主顶油缸顶推力和机头纠偏幅度；工程曲线顶管横穿交通主要干道，且道路两侧既有繁华的商住楼群又有尚待改造的危房，基于地面沉降的机理分析，综合分析影响沉降的因素，制定沉降控制的主要措施，避免因沉降问题对周边建筑及道路造成损坏；为有效地解决“泥水平衡法”的泥浆循环对市区的污染问题，率先应用“泥水分离机”，有效的解决了因市区污染而制约工期问题。论文所做的电力改造工程泥水平衡式曲线顶管施工技术研究，具有一定的普遍性和重要性，丰富曲线顶管施工在各种地下管道工程的施工经验，为日后同类工程的施工提供了借鉴，具有重要的现实意义和广阔的应用前景。
马保松, 张雅春[8]2006年在《曲线顶管技术及顶进力分析计算》文中进行了进一步梳理曲线顶管施工技术以其特有的优势和应用领域,越来越受到重视。总结了国际上常用的曲线顶管施工技术,分别以SS MOLE和Ultimate Method两种具有代表性的工法为例介绍了曲线顶管技术的地层适应性、适用管道直径、应用领域和所能达到的最小曲率半径。对曲线顶管施工中顶进力计算这一重点和难点,给出了曲线顶管顶推力计算公式,并举例说明了曲线段顶推力计算公式的实际应用。
陈楠[9]2012年在《复杂环境中大直径钢顶管的受力特性研究》文中研究表明钢顶管因其密封性能好、承受高内压、非开挖施工对环境影响较小等优点，在城市给排水管道建设中得到广泛应用，并呈现朝大口径、长距离和适应复杂地层的发展趋势。钢顶管施工技术与设备已取得显着的进步，但理论研究滞后于工程实践发展。随着钢顶管直径和顶进距离的不断增大，复杂环境中深埋钢顶管的受力特性已成为设计施工中的关键难点，包括管道断面受力变形、纵向顶力控制和大口径薄壁管稳定特性等，也影响了钢顶管的壁厚优化与施工控制。本文采用数值分析和室内模型试验等手段，研究大直径钢顶管的土压力分布、管土摩阻力、曲线钢顶管受力和钢顶管结构稳定性，主要研究内容和成果如下。(1)采用平面应变有限元方法模拟钢顶管施工过程中的管土相互作用，研究钢顶管的变形特征及其土压力分布的变化规律。分析表明：钢顶管由于径厚比大、环向刚度小，施工中产生竖向压缩而水平拉伸的椭圆变形，径向变形量约为管径的2~3‰，从而引起土压力重分布。钢顶管自重较小，下方土体的卸荷回弹会削弱上覆土层的土拱作用，使管顶土压力大于考虑土拱效应的理论值，且上覆土压力与基底反力的差值较小。钢顶管水平拉伸变形引起管侧土体抗力，使管道侧向土压力增大，其分布与发展接近于盾构侧向土压力。因此，钢顶管外土压力分布具有均匀化趋势，在管道埋深直径比(H/D)较大时更为明显。(2)结合钢顶管施工的工艺特点，研制一套能模拟管道顶进与注浆减阻的试验系统，通过模型试验研究管土摩擦特性和注浆减阻效果。试验系统采用大小管模拟顶管与掘进机的尺寸差异，并配置注浆控制、顶力控制和自动测试叁大系统。顶管机头与管道尺寸差异所产生的施工间隙会引起土拱效应及卸荷作用，从而减小钢顶管的管土摩阻力，测试结果表明，无注浆条件下的管土摩擦系数略小于经验值的下限。注浆可大幅减小管道顶进的摩阻力，不同配比的减阻泥浆可将管土摩阻力减小至未注浆时的10~40%。泥浆充分发挥减阻作用的前提是泥浆套形成，砂土中形成良好泥浆套的注浆量约为理论注浆量(施工间隙体积)的3~4倍。(3)采用数值方法分析曲线顶管中焊接曲线钢顶管与承插式管道的受力特性及容许曲率半径。分析表明，焊接式钢顶管不适用于小曲率半径的曲线顶管，其最小曲率半径主要受曲线段长度与管径的影响，当L/D(管道长径比)大于30时，最小曲率半径建议为80倍管长；当L/D小于30时，最小曲率半径建议为2400倍管径。在钢顶管曲率半径较小时，应采用承插式接头。承插式钢顶管最小曲率半径为单节管长与接头容许转角之比，容许转角主要受接头几何尺寸(木垫片厚度、内外壁间隙与接头长度等)影响。(4)首次研究钢顶管施工过程中的稳定特性，将管土共同作用下的钢顶管结构稳定问题简化为钢管屈曲分析，由有限元分析得到钢管弹性屈曲模态，再以初始缺陷形式引入弹塑性屈曲分析。通过均布围压和均布轴压下计算结果与理论解的对比，验证分析方法的准确性。在此基础上，研究偏心轴压及不同施工荷载组合作用下的钢顶管稳定性，探讨钢顶管的屈曲模态和不同参数的影响规律。分析表明，围压与摩阻共同作用下，管道在摩擦系数μ较小时呈围压屈曲形态，在μ较大时表现为压杆屈曲形态，μ的增加会导致极限屈曲摩阻力急剧下降。围压、迎面阻力和摩阻力共同作用下，钢顶管的屈曲顶力在围压较小时随着围压的增大而提高。当围压接近管道屈曲围压时，钢顶管轴向承载力急剧下降。(5)结合某钢顶管工程实例，应用上述研究结果对复杂环境下钢顶管的受力与稳定特性进行分析。研究外部高水土压力作用下钢顶管的受力变形，探讨其发生过大变形和局部屈曲事故的原因，进而提出并评估管道加固和注浆减阻等不同工程技术措施，并针对工程中曲线段顶管的曲率半径及中继间布置提出指导建议。成果可为同类工程中钢顶管的设计与施工提供参考。
谢红明, 王翔宇, 王文州, 黎轩, 张鹏[10]2016年在《曲线钢顶管管节受力特性试验》文中指出目前,曲线顶管技术在地下工程建设中的应用越来越广泛。但曲线顶管因管节之间存在偏角使得应力分布不均,其受力特性和应力传递路径与传统直线顶管存在显着差异。以拱北隧道曲线顶管管幕工程为依托,采用室内顶管受力模拟试验系统,对曲线钢顶管匀速顶进过程进行了模拟试验,研究了管节接头应力特征、顶进力传递路径及其与顶推力大小、造斜角度之间的关系。试验结果表明:曲线顶管中,管节两端接头出现应力集中,形成一条明显的顶力传递路径,且应力集中会随着顶力和造斜角度增大而加剧;在垫片被压紧处应力传递路径更显着。
参考文献：
[1]. 直线及曲线顶管施工中的顶推力研究[D]. 丁传松. 南京工业大学. 2004
[2]. 超浅层曲线顶管施工阶段土体位移的理论研究[D]. 胡智超. 重庆交通大学. 2007
[3]. 山区管道顶管施工技术[D]. 王召民. 中国石油大学. 2007
[4]. 长距离曲线顶管技术分析与研究[D]. 金文航. 浙江大学. 2005
[5]. 大口径双曲线管廊顶进施工关键技术应用研究[D]. 杨兴医. 河南工业大学. 2017
[6]. 单元曲线顶管施工新方法及管节受力机理分析[J]. 宋杰, 张庆贺. 中国市政工程. 2000
[7]. 泥水平衡式曲线顶管施工技术在电力改造工程中的应用[D]. 吴荣荣. 华侨大学. 2013
[8]. 曲线顶管技术及顶进力分析计算[J]. 马保松, 张雅春. 岩土工程技术. 2006
[9]. 复杂环境中大直径钢顶管的受力特性研究[D]. 陈楠. 上海交通大学. 2012
[10]. 曲线钢顶管管节受力特性试验[J]. 谢红明, 王翔宇, 王文州, 黎轩, 张鹏. 地质科技情报. 2016