软土层顶管施工技术措施

某顶管工程在饱和软土层中施工,采用泥水平衡顶管机,投入3套顶管设备,分别在3条管线同时平行施工。现对其进出洞技术措施、工程力学参数计算、顶管设备选用及顶进施工要点做介绍。     

细长薄壁顶管顶进力分布特征——以拱北隧道为例

摘要：基于理论力学刚体平衡得到的顶管顶推力计算公式忽略了顶进过程中顶管自身变形对顶进力的影响,不适用于细长薄壁顶管顶进力的估算。细长薄壁钢管截面刚度小,顶管变形影响管-土接触范围的法向应力分布,进而影响顶管的侧摩阻力和顶进力。通过建立细长薄壁顶管顶进力估算的位移控制有限单元分析模型,得到考虑顶管形变、接触范围、接触面侧摩擦系数、接触面法向应力的顶进力拟合公式。并且得到不同条件下的顶进力与顶进距离的函数关系。基于位移控制有限单元分析模型的顶管顶进力估算精度高,在细长薄壁顶管顶进力估算过程中更有优势。     

水平布置的先行顶管对后续顶管顶推力的影响分析

以北京新机场线顶管工程为依托,针对水平布置的先行顶管对后续顶管顶推力的影响开展了现场试验和数值模拟研究,并对先行顶管的位置和数量进行了参数影响分析.研究结果表明,先行顶管对后续顶管侧摩阻力存在放大效应,增大顶管间距将导致该放大效应非线性减小.先行顶管的位置和数量对后续顶管侧摩阻力存在重要影响.在顶管间距为1.1倍钢管直径的情况下,当先行顶管位于后续顶管一侧时,侧摩阻力最大增长率为28.5％;当先行顶管位于后续顶管两侧时,侧摩阻力最大增长率达到41.9％.基于此提出了水平顶管施工中的顶推力群管效应理论,为大体量顶管顶推力的设计提供依据.     

STS新管幕工法钢管顶进现场试验

采用STS(steel tube slab)新管幕工法建造沈阳地铁九号线奥体中心站.通过钢管顶进现场试验,对顶管过程中的地表竖向变形及顶管顶力进行监测.经过对监测数据的整理分析,重点研究了顶管过程中地表竖向变形及顶力的变化规律,总结出顶管顶进过程中地表横断面变形规律及地表变形随顶进距离的变化规律,并对其变形机理展开分析.根据顶管顶力监测值得出STS新管幕特殊顶管形式下适合沈阳地区的顶力估算方法,对STS新管幕工法的应用及发展具有重要的参考意义.     

矩形顶管管-土接触面状态及顶推力预估

天津地区采用较大直径的矩形顶管施工地铁车站出入口可借鉴的工程经验较为匮乏.考虑施工停顿、管体悬浮和减阻剂体积等因素的影响，提出了耦合有限差分法和顶力-顶程控制方法的顶推力计算模型，并应用于矩形顶管顶推力的预估.针对天津地层情况，采用该模型预估地铁车站出入口顶管施工中的顶力.现场试验与监测数据证明顶力预估模型的正确性，有助于顶管工作井后背墙的设计优化及长距离大直径顶管施工中继间的布置.     

市政给排水施工中的长距离顶管施工技术分析

顶管施工技术是指在不开挖地表的情况下,利用液压顶进工作站从顶进工作坑将待铺设的管道顶进,从而在顶管机之后直接铺设管道的非开挖地下管道施工技术,文中提出了合理的计算顶力方法。     

沈阳地区大直径顶管顶力预估与减阻效果的数值模拟

沈阳地区以砂卵(砾)石土层为主,顶进大直径顶管可借鉴的工程经验不多,因此首先从数值模拟的角度,提出了根据初始顶力预估顶进过程中所需顶力的方法,并与实际监测结果进行了对比,然后对沈阳地区顶管顶进中使用的触变泥浆配合比进行了分析,比较了7种浆体的顶力曲线.研究结果表明:采用数值模拟方法预估顶管顶进过程中的顶力,并为中继间的合理布置提供参考是可行的;在沈阳地区顶管施工中优化的触变泥浆膨润土与水的质量配比为1∶9,并且触变泥浆中的用水量对于减阻效果有明显影响.     

长钢顶管稳定特性的有限元分析

随着钢顶管直径和顶进距离的不断增大,复杂受力条件下的钢顶管屈曲破坏成为了施工过程中的工程隐患.通过简化长径比超过100的钢顶管受力模型,探讨了长钢顶管稳定特性有限元分析方法.首先进行钢顶管管道的特征值屈曲计算,得到管道的一阶屈曲模态.再将一阶模态作为初始缺陷引入到钢管,进行弹塑性屈曲极限分析.通过算例分析了钢顶管在各种基本荷载及不同组合荷载下的屈曲模态,并探讨了其弹塑性稳定极限荷载的变化规律.分析结果反映了钢顶管屈曲工程案例现象,并建议通过控制注浆效果和顶进措施来提高管道的稳定安全性,对于高围压下的钢顶管尤其需要注重顶力控制.     

顶管技术在市政地下管道施工中的应用技术

顶管施工技术是指在不开挖地表的情况下,利用液压顶进工作站从顶进工作坑将待铺设的管道顶,从而在顶管机之后直接铺设管道的非开挖地下管道的施工技术,文中提出了合理的计界顶力方法。     

曲线顶管底幕法古沉船整体打捞缩尺模型试验

为了保护沉船的完整性,缩短打捞周期并降低打捞成本,本文提出了一种采用矩形曲线顶管形成底部托盘的新型水下沉船整体打捞方法。基于极限平衡法,推导了单根矩形顶管沿竖曲线推进的顶推力理论计算公式。依托“长江口二号”古沉船打捞项目,开展了缩尺模型试验,分析了底幕不同位置顶管推进顶推力的变化规律,并对一些施工因素对地层扰动及顶推力的影响进行了探讨。结果表明：矩形顶管沿竖曲线推进,顶推力随推进角度的增大呈现先增大后减小的趋势,顶推力峰值发生在推进角度为120°-180°之间;刀盘旋转切削及泥浆的冲刷作用有助于降低对地层的扰动,减小推进阻力;由于端板的约束作用,靠近端板处顶管顶推力大于其他位置的顶管顶推力;顶管在入土和出土时刻会对周围环境产生一定的扰动,因此在确定顶管弧形梁的半径时,需要充分考虑其对沉船扰动的影响;基底吸附力约占总起吊力的31%。本项研究为隧道施工技术在沉船打捞领域的创新性交叉应用,研究成果可为“长江口二号”沉船打捞及类似打捞工程的实施提供重要的理论依据和技术指导。     

双层顶管隧道施工引起的土体竖向变形规律研究

采用数值分析方法,研究了双层顶管隧道施工引起的土体竖向变形规律。研究表明:顶管隧道施工引起的地层移动主要是由于地层损失引起的。地层移动主要是垂向位移,其水平位移很小,可忽略不计。在垂直顶管走向上,地面沉降呈以顶管轴线为对称轴且开口向上的抛物线形状,其最大值发生在顶管正上方。在顶管施工过程中,先行施工的下层顶管引起的沉降约占总沉降量的80%;当上层顶管位置不变时,总沉降量随着下层顶管埋深的增大而线性增大;当顶管间距逐渐增大时,上层顶管开挖引起的沉降量与总沉降量之比逐渐减小,下层顶管引起的沉降量与总沉降量之比逐渐增大,下层顶管对上层顶管影响逐渐减弱。     

越江钢筋混凝土顶管施工三维数值分析

顶管法作为一种非开挖技术,在城市隧道管线的建设和改造中具有广泛应用。然而,顶管施工不可避免地会对周围既有结构物造成一定的影响。为了研究如何规避顶管施工的风险,基于白龙港南线输送干线的过江管工程的W2-W1标段,通过数值模拟的方法研究了顶管施工过程中机头支护压力、注浆模量、摩阻力的变异对地层、桩基变形影响的变化规律,并分析了软土地区复杂条件下顶管施工各施工参数对周围环境影响的敏感性。结果表明:在实际施工过程中,当机头支护压力略小于顶管中心土层自重应力时能有效减小环境影响;同时也需要尽可能减小注浆与顶管之间的摩擦系数,并根据实际目标需求选择注浆模量。     

海淤泥层中污水截流管道基础施工

介绍了在海淤泥层采用石粉作为管道基础开挖沟槽的施工技术。与常规的处理弱地基技术(即采用混凝土基础)相比,采用此施工技术不仅可以满足施工质量要求,大大简化施工工序,而且可以降低工程投资。     

顶管施工引起的土体变形分析

详细分析了在顶管施工过程中引起地面变形的原因,建立了应用明德林解计算顶管施工中顶推力以及摩擦力引起的地面变形的计算模型,并探讨了模型中相关参数取值的确定方法.运用建立的模型对一个具体的顶管施工问题进行了应用研究,结果表明,所得结论符合工程实际.     

框构桥顶进施工中“扎尾”纠偏新法

以某铁路框构桥工程为例,对如何采用气囊对框构桥进行顶升纠偏,短期内使框构桥恢复顶进施工的方案进行了详细论述,为国内相关工程的施工提供了经验。     

工业废渣对海泥烧结砖泛霜程度影响的试验

研究两种不同特性工业废渣铁尾矿、粉煤灰对海泥烧结多孔砖样品泛霜程度的影响及机理.结果表明:铁尾矿减轻海泥烧结砖泛霜程度的有利因素多,粉煤灰提高海泥烧结砖泛霜程度的不利因素多.此外,掺加外加剂可以在某种程度上降低海泥烧结砖的泛霜等级;当掺量达到某一范围时,能够较大幅度减少砖坯成型用水量,烧成中产生液相的非瘠性工业废渣-铁...     

考虑流固耦合效应的浅埋矩形顶管隧道开挖稳定性分析

为进一步研究流固耦合效应下浅埋矩形顶管隧道开挖面稳定性,结合南通世纪大道站矩形顶管过街通道工程,通过现场监控、数值模拟和理论分析等手段,分析了饱和砂层中流固耦合效应对开挖面极限支护力、破坏模式及孔隙水压力的影响。结果表明：支护应力比的减小将导致开挖面位移呈现3个阶段发展形式,致使开挖面前方孔隙水压力减小,最终导致其整体失稳破坏;相较于无渗流力计算,考虑流固耦合效应时开挖面前方土体土拱效应发挥程度较大,其极限支护应力比远小于1;深径比对浅埋矩形顶管隧道开挖面前方的破坏模式影响较小,但在浅埋情况下与极限支护力呈线性关系。研究结果可为饱和地层浅埋矩形顶管隧道施工提供一定的参考。     

软土地层大直径曲线顶管隧道受力特性

为研究软土地层中大直径曲线顶管隧道受力特征,采用现场实测方法,对软土地层大直径曲线顶管的管壁接触压力、环向和纵向钢筋应力进行测试,并与已有文献研究进行对比分析.结果表明:顶管接触压力整体分布均匀,注浆对管壁接触压力影响较大,停机后接触压力略有减小;环向应力初期以受压为主,顶进后期逐渐转为受拉,整体分布特征不明显,纵向应力以拉应力为主,其变化主要由管道轴线偏移控制;管壁注浆后减阻效果明显,顶力与管侧平均摩阻力均显著降低.对土压力分布模式展开分析,发现顶管规范公式偏于保守;土柱理论由于未考虑卸荷拱效应,所得理论值较实测值偏大;太沙基理论与马斯顿理论与实际情况吻合较好.该研究结论可为实际工程提供参考.     

Process of Waste Sludge Facultative Metabolism

Laboratory-scale experiments were conducted to determine new technology of waste sludge facultative metabolism . 10-L laboratory-scale facultative reactors were operated during 24-hour sludge residence time (SRT) and in room temperature . Results show that the organic matter in waste sludge after hydrolysis-acidification will be reduced by 75.39%, the removal rate of CODcr above 85% . Advantage of the process is hydrolysis-acidification in ambient air temperature as there is no need for facilities to be sealed or heated. In addition, the sludge will be recycled into the wastewater treatment system and finally towards zero-discharge.