夏才初-大直径钢顶管施工若干关键技术研究.pdf

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1、大直径钢顶管施工若干关键技术研究夏才初教授同济大学地下建筑与工程系2014-11-26报告内容一、研究背景二、曲线钢顶管管节的结构、构造和密封技术三、大直径钢顶管休顶时的止退技术四、大直径钢顶管姿态控制关键技术五、大直径钢顶管顶进节能技术六、结语一、研究背景随着顶管顶进距离的增长及顶管口径和埋深的加大，顶管施工过程中的各种风险和技术难度也相应增大，表现在：技术难点一：钢顶管是薄壁结构，应力集中容易屈曲技术难点二：刚性（直线段）-柔性（曲线段）-钢性（顶进结束）的转换技术难点三：纠偏难、对轨迹的控制要

2、求高一、研究背景随着顶管顶进距离的增长及顶管口径和埋深的加大，顶管施工过程中的各种风险和技术难度也相应增大，表现在：技术难点四：钢顶管姿态精确控制技术技术难点五：长距离顶管施工轴线测量控制技术技术难点六：节能与环境控制技术技术难点七：长距离钢顶管管道内照明技术二、曲线钢顶管管节的结构、构造和密封技术1、曲线钢顶管管节的结构钢筋混凝土顶管的曲线顶进早已实现管节接口处中埋设有T型钢套环，并日趋成熟如此形成F型承口,接口的另一头被加工成插口结构F型接口由于其曲线适应性和优良密封性等特点，在曲线工程中受到很

3、高的重视创新设计了F型接口的钢管节，使得钢顶管的曲线顶进得以实现F型钢管节承插连接图二、曲线钢顶管管节的结构、构造和密封技术1、曲线钢顶管管节的结构F型钢管节不同于F型钢筋混凝土管节，必须根据自身特点，做出相应的改进：承插口设置筋板和加强法兰，保证足够的强度和刚度①钢顶管是薄壁结构，容易产生应力集中发生屈曲参考F型钢筋混凝土管，接口间设置柔性木衬垫，改善接口的接触应力二、曲线钢顶管管节的结构、构造和密封技术1、曲线钢顶管管节的结构管端处预留螺栓孔，管节进②刚性大，管节长，不像混入曲线段时，保持接口的

4、柔凝土管节那样灵活，纠偏困难性，配合螺栓固定形成预定的张开角③顶进贯通后的钢管节接口继续对F型接口钢顶管进行焊还不能满足长久的受力和止接等一系列后处理水密封要求二、曲线钢顶管管节的结构、构造和密封技术1、曲线钢顶管管节的结构依据国家有关规范和顶管的受力分析，对该段管道进行了结构计算，设计出的F型接口钢管节预留注浆孔沿着钢法兰整环均布36个直径为36mm的螺栓孔插口由接口处焊接直径小于钢管节的延伸段形成，延伸长度180mm，厚度42mm厚度为20mm加长三角筋板，保证接口的强度和刚度焊接厚度为30mm

5、的加强法兰，以避免钢管的变形插口结构图二、曲线钢顶管管节的结构、构造和密封技术1、曲线钢顶管管节的结构承口由接口处焊接长度190mm，厚度14mm的钢套环形成沿着钢法兰整环均布36个直径为36mm的螺栓孔焊接厚度为30mm的加强法兰，以避免钢管承口结构厚度为20mm加长三角筋板，保证的变形接口的强度和刚度二、曲线钢顶管管节的结构、构造和密封技术1、曲线钢顶管管节的结构插口实物照片承口实物照片二、曲线钢顶管管节的结构、构造和密封技术2、顶进中管节接口构造和密封技术在曲线段行进中，F型接口实现了钢管节接

6、口由刚性到柔性的转变，以达到设计张开角和缝隙量钢管节如何实现曲线顶进？配合螺栓固定和卡箍控制张开量设置适量的木衬垫，改善接头应力，避免应力集中顶进过程中的接口构造形式二、曲线钢顶管管节的结构、构造和密封技术2、顶进中管节接口构造和密封技术主要构造处理措施有：A）M33螺栓的设置使用螺栓控制接口张开量的形式替代了以往顶进中钢管的焊接环节，实现了接口在曲线顶进中的柔性，在张开角形成后，再拧紧螺栓，对张开角起到一定的控制和限制作用，保证钢管顶进能够按照设计的轨迹进行二、曲线钢顶管管节的结构、构造和密封技术

7、2、顶进中管节接口构造和密封技术B）柔性衬垫的设置张开角形成并固定后，管节间的等厚木垫圈将(特别是在在内侧部分)与管节接口充分接触，以调整接口的接触应力，避免管壁一点接触而造成屈服破坏。柔性木衬垫的厚度根据设计顶力确定二、曲线钢顶管管节的结构、构造和密封技术2、顶进中管节接口构造和密封技术C）卡箍的设置各接口的钢法兰间用∏型卡箍固定，每道张开面备用10个∏型卡箍，以改善接口的连接强度和整体的稳定性。卡箍和螺栓一起作用，控制和限制张开量，保障曲线顶管的安全顶进。二、曲线钢顶管管节的结构、构造和密封技术

8、2、顶进中管节接口构造和密封技术管节接口密封形式在曲线顶进过程中，承插口的连接止水效果基本取决于橡胶止水圈和管外的注浆。橡胶圈需致密、均匀、无裂缝和孔隙等缺陷。顶进过程中的密封形式是临时的，顶管顶进贯通后需进一步做防渗密封处理，以确保接口处不发生渗漏，保障顶管的使用寿命。二、曲线钢顶管管节的结构、构造和密封技术3、贯通后管节接口的防渗密封处理技术如何对F型接口钢管节进行后处理？接口由柔性再转变为刚性割除加劲板、加在接口外侧周围劲圆环板，碳刨拼装覆板，整环安装网片,施工