静拉爆管法非开挖管道更换技术理论研究
发布时间：2022-01-03 13:26
作为国内外应用最为普遍的一种非开挖管道更换技术,静拉爆管法能够保证在最少开挖的前提下,实现埋地管道的等径或扩径更换,从而最大程度地满足施工的低成本和高效率。但该方法的相关技术理论目前还不够完善,为此,本文开展了以下几个方面的研究,旨在为实际施工提供一定的参考:（1）系统地总结了静拉爆管法的工艺原理、适用特性、关键技术和具体施工流程等内容,列举了目前国内外主流的施工配套设备,并整理了国内外可依据的相关技术标准。（2）分析了Ariaratnam-Hahn模型的原理与不足,基于此推导并提出了新的静拉爆管法拉力估算模型,通过算例与对比,证明了该模型的有效性和适用性,并假设不同条件进行了多组分析计算,得出了管道埋深和扩径程度两个主要参数对拉力估算值的影响规律。（3）采用Abaqus有限元分析软件构建了不同管道埋深、扩径程度以及地层土条件的静拉爆管施工对照模型,根据数值模拟结果详细分析了爆管施工引起地层位移的分布和演化规律;基于地层沉降计算常用的经典Peck公式及其相关理论,结合所得结论,推导并提出了静拉爆管施工横向地层隆起位移的修正预测模型,通过将模型计算值与数值模拟结果进行逐一对比,验证了所提...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
静拉爆管施工原理示意
12而使其达到强度极限发生断裂破坏。锥形爆管头将破碎的管片挤开，使管片留在土体中而无需取出，同时为后拖更换管空出足够的埋设空间，爆管头最大直径稍大于更换管，一方面便于连接和固定更换管，另一方面能够保护更换管外壁不受过大摩擦力的作用而划伤或损坏。爆管头的构造和作业方式不同是区分三种爆管法的根本区别（Lueke等，2001；Ariaratnam等，2006），如图2-2所示，液压爆管头因胀缩杆的规律张合为土颗粒提供了进入其中的空隙，存在一定因爆管头卡死而导致施工中断的风险（Howell，2004）。气动爆管头则因气压的振动，易对周围土体和邻近构筑物产生较大的扰动，相较这两者，静拉爆管法的爆管头构造相对简单，能够适应更加复杂的环境条件。（a）（b）（c）图2-2爆管头构造对比示意图（a）钻杆/缆绳连接的静拉爆管头（b）液压爆管头（c）气动爆管头对于原管材强度较高、损坏程度小或是延性管材来说，单一的锥形爆管头作业相对困难，而常需要借助裂管切割装置辅助爆管，切割装置位于爆管头前端，能够削弱原管道的环向阻力，如图2-3所示。我国《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》（CJJ/T210）和《城镇给水管道非开挖修复更新工程技术规程》（CJJ/T244）中定义用于给排水管道更新的静拉爆管法为碎（裂）管法，将裂管法归为其中，包含爆管头带有裂管切割装置的作业形式；同时，考虑管道破碎卸荷后上覆地层土的稳定性，技术规程中强调，裂管切割应从原管道底部切开，且
13切刀位置最好位于以垂直方向为中心向两侧30°角的范围内。图2-3带有裂管装置的爆管头（2）铺管方式更换管通常选择塑料材质管道，可在施工前热熔焊接，施工时整段拖入，或在施工时的始发工作坑内逐节下放并拖入，管节间可通过承插式或螺纹结构相互连接，通过约束装置固定并校准管节位置，或采用后方顶推装置辅助牵拉铺管，同时，短管管节的连接部位属于更换管的薄弱结构，应确保施工过程中的牢固和稳定。连续长管更换时，一般需要开挖容纳更换管足够长度的工作坑，如图2-1（a）所示；短管更换时，管道尺寸允许的情况下可选择在现有的工作井坑内直接施工，如图2-1（b）所示。（3）注浆润滑选择通常的静拉爆管法施工中无需进行注浆，但部分情况下，周围土体与更换管外壁的摩擦力会过大而影响顺利施工，因此在更换管被拉入地层的过程中，需要同步注浆来降低摩擦阻力，注浆孔布置于爆管头与更换管的超径间隙中，如图2-4所示。需注浆时，应参考地层条件和原管道周围的环境，来选择注浆材料，确定其润滑泥浆混合成分、掺入比例及混合步骤。一般情况下，膨润土润滑剂适用于包括以砂土和砾石为主的粗粒土层，膨润土聚合物混合的润滑剂适用于细粒土和黏土层。
【参考文献】：
期刊论文
[1]静压裂管法非开挖施工原理及其应用[J]. 黄勇,纪斌,蒋博林. 四川建筑. 2019(06)
[2]市政工程施工中的非开挖施工技术运用[J]. 敖军,李俊. 中华建设. 2018(12)
[3]国外天然气管道非开挖安装、修复及更换技术[J]. 卢泓方,吴晓南,Tom Iseley,John Matthews,彭善碧. 天然气工业. 2018(03)
[4]浅析爆管法在市政建设工程中的应用[J]. 伍洋,陈帅,张学军. 建材与装饰. 2018(09)
[5]胀管法在西安市管道建设中的应用[J]. 段景凡,雷江锁,李辉辉. 特种结构. 2018(01)
[6]管道非开挖原位更新技术研究与现场应用[J]. 朱原原,羊东明,葛鹏莉,徐孝轩,肖雯雯. 油气田地面工程. 2017(12)
[7]市政排水工程中的非开挖技术运用及其注意事项[J]. 汪高峰,郝华文. 四川水泥. 2017(11)
[8]盾构开挖引起的地层位移空间分布预测模型[J]. 张晋勋,江华,程晋国,江玉生,曲行通. 铁道工程学报. 2017(11)
[9]液压裂管技术在污水管道原位置换中的应用[J]. 伍晓龙,董向宇,王舒婷. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2017(09)
[10]地铁盾构施工地层变形预测及数值分析[J]. 邱明明,杨果林,姜安龙,申权. 深圳大学学报(理工版). 2016(04)
博士论文
[1]软土地区盾构作用下土体及邻近已建隧道响应研究[D]. 张琼方.浙江大学 2017
[2]城市暗挖隧道穿越既有地下结构的力学响应及其控制[D]. 王剑晨.北京交通大学 2014
硕士论文
[1]饱和软土双线盾构掘进引起的土体变形及控制方法研究[D]. 王凡勇.浙江大学 2018
[2]顶管施工引起的地面变形问题研究[D]. 韩国良.哈尔滨工业大学 2018
[3]边界效应对盾构隧道施工扰动下产生地表沉降的影响分析[D]. 丁建伟.北京交通大学 2018
[4]浅埋盾构隧道开挖面失稳试验及理论研究[D]. 李姣阳.浙江大学 2017
本文编号：3566353
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
静拉爆管施工原理示意
12而使其达到强度极限发生断裂破坏。锥形爆管头将破碎的管片挤开，使管片留在土体中而无需取出，同时为后拖更换管空出足够的埋设空间，爆管头最大直径稍大于更换管，一方面便于连接和固定更换管，另一方面能够保护更换管外壁不受过大摩擦力的作用而划伤或损坏。爆管头的构造和作业方式不同是区分三种爆管法的根本区别（Lueke等，2001；Ariaratnam等，2006），如图2-2所示，液压爆管头因胀缩杆的规律张合为土颗粒提供了进入其中的空隙，存在一定因爆管头卡死而导致施工中断的风险（Howell，2004）。气动爆管头则因气压的振动，易对周围土体和邻近构筑物产生较大的扰动，相较这两者，静拉爆管法的爆管头构造相对简单，能够适应更加复杂的环境条件。（a）（b）（c）图2-2爆管头构造对比示意图（a）钻杆/缆绳连接的静拉爆管头（b）液压爆管头（c）气动爆管头对于原管材强度较高、损坏程度小或是延性管材来说，单一的锥形爆管头作业相对困难，而常需要借助裂管切割装置辅助爆管，切割装置位于爆管头前端，能够削弱原管道的环向阻力，如图2-3所示。我国《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》（CJJ/T210）和《城镇给水管道非开挖修复更新工程技术规程》（CJJ/T244）中定义用于给排水管道更新的静拉爆管法为碎（裂）管法，将裂管法归为其中，包含爆管头带有裂管切割装置的作业形式；同时，考虑管道破碎卸荷后上覆地层土的稳定性，技术规程中强调，裂管切割应从原管道底部切开，且
13切刀位置最好位于以垂直方向为中心向两侧30°角的范围内。图2-3带有裂管装置的爆管头（2）铺管方式更换管通常选择塑料材质管道，可在施工前热熔焊接，施工时整段拖入，或在施工时的始发工作坑内逐节下放并拖入，管节间可通过承插式或螺纹结构相互连接，通过约束装置固定并校准管节位置，或采用后方顶推装置辅助牵拉铺管，同时，短管管节的连接部位属于更换管的薄弱结构，应确保施工过程中的牢固和稳定。连续长管更换时，一般需要开挖容纳更换管足够长度的工作坑，如图2-1（a）所示；短管更换时，管道尺寸允许的情况下可选择在现有的工作井坑内直接施工，如图2-1（b）所示。（3）注浆润滑选择通常的静拉爆管法施工中无需进行注浆，但部分情况下，周围土体与更换管外壁的摩擦力会过大而影响顺利施工，因此在更换管被拉入地层的过程中，需要同步注浆来降低摩擦阻力，注浆孔布置于爆管头与更换管的超径间隙中，如图2-4所示。需注浆时，应参考地层条件和原管道周围的环境，来选择注浆材料，确定其润滑泥浆混合成分、掺入比例及混合步骤。一般情况下，膨润土润滑剂适用于包括以砂土和砾石为主的粗粒土层，膨润土聚合物混合的润滑剂适用于细粒土和黏土层。
【参考文献】：
期刊论文
[1]静压裂管法非开挖施工原理及其应用[J]. 黄勇,纪斌,蒋博林. 四川建筑. 2019(06)
[2]市政工程施工中的非开挖施工技术运用[J]. 敖军,李俊. 中华建设. 2018(12)
[3]国外天然气管道非开挖安装、修复及更换技术[J]. 卢泓方,吴晓南,Tom Iseley,John Matthews,彭善碧. 天然气工业. 2018(03)
[4]浅析爆管法在市政建设工程中的应用[J]. 伍洋,陈帅,张学军. 建材与装饰. 2018(09)
[5]胀管法在西安市管道建设中的应用[J]. 段景凡,雷江锁,李辉辉. 特种结构. 2018(01)
[6]管道非开挖原位更新技术研究与现场应用[J]. 朱原原,羊东明,葛鹏莉,徐孝轩,肖雯雯. 油气田地面工程. 2017(12)
[7]市政排水工程中的非开挖技术运用及其注意事项[J]. 汪高峰,郝华文. 四川水泥. 2017(11)
[8]盾构开挖引起的地层位移空间分布预测模型[J]. 张晋勋,江华,程晋国,江玉生,曲行通. 铁道工程学报. 2017(11)
[9]液压裂管技术在污水管道原位置换中的应用[J]. 伍晓龙,董向宇,王舒婷. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2017(09)
[10]地铁盾构施工地层变形预测及数值分析[J]. 邱明明,杨果林,姜安龙,申权. 深圳大学学报(理工版). 2016(04)
博士论文
[1]软土地区盾构作用下土体及邻近已建隧道响应研究[D]. 张琼方.浙江大学 2017
[2]城市暗挖隧道穿越既有地下结构的力学响应及其控制[D]. 王剑晨.北京交通大学 2014
硕士论文
[1]饱和软土双线盾构掘进引起的土体变形及控制方法研究[D]. 王凡勇.浙江大学 2018
[2]顶管施工引起的地面变形问题研究[D]. 韩国良.哈尔滨工业大学 2018
[3]边界效应对盾构隧道施工扰动下产生地表沉降的影响分析[D]. 丁建伟.北京交通大学 2018
[4]浅埋盾构隧道开挖面失稳试验及理论研究[D]. 李姣阳.浙江大学 2017
本文编号：3566353
本文链接：https://www.wllwen.com/jingjilunwen/jianzhujingjilunwen/3566353.html
