管线直接铺设技术.pdf

第 2期非开挖技术 Chi T hi ssT h 1g y 20 13年 4月 N 2 A P 20 13 14 1 管线直接铺设技术 pru ik sm 。J D pfeff D N ug roh oRp B o eij eHMG Kru s e著张健万谦译摘要管线直接铺设技术借助管道推进器哪 p Thruste r)的连续推进单向连续地将预制管线铺设到位如同顶管法一样土体挖掘作业仍通过与管线相连的微型隧道掘进机来完成开挖面通过泥桨维持通常用膨润土泥浆由于新方法的成功已在几个工程中得以应用管道推进器所产生的推力是直接铺管工程设计时考虑的一个重要问题本文利用阴 AQ u s软件包里的有限元法分析了将管线推入钻孔时所需要的力及相关因素对有限元法计算结果的分析表明这几种因素之间具有强烈的相互影响而且根据这些因素和管段受力分析得出了推力计算公式并将最近几个工程中测量出的推进力与根据这些计算公式的计算值进行了对比结果表明摩擦系数乙和尽应分别取为 10D P和 03推力设计值应将计算出的推力值乘以 15倍的安全系数这个安全系数主要是考虑到在停顿期会有 2 5%的概率超过上述计算值后提出的关键词非开挖推进器安全 1引言非开挖技术例如水平定向钻进微型隧道掘进和其他几种顶管技术自从上世纪80年代就开始大范围应用了一方面他们提供了一种合理的穿越公路铁路堤坝湿地河流和一些不得不保持其完好无损的建筑时的方法另一方面这些技术可以将在人口稠密和经济敏感地区铺设管道过程中的影响减到最小几年前海瑞克发明了一种新的非开挖技术(图 1) 200 7年 10月这种新的直接铺管技术在世界上首次露面那时在德国靠近沃尔海姆的地方用来铺设一条 464 米长横穿莱茵河的管道直接铺管技术使用管道推进器将管道推入到钻孔中由于这项新技术的成功其他几个工程也开始应用虽然所有的直接铺管工程的结果都成功了但是还没有可以遵循的设计规范确定管道推进器所需的推进力是直接铺管工程中的一项重要的设计内容在管线铺设前工程师需要将预估的推进力与管道推进器的能力进行比较 2背景直接铺管技术能够在管道推进器的推力作用下以简单连续的方式将预制管道铺设到位像顶管法法一样土体钻进是通过与管线相连的可导向式微型隧道掘进机来完成的(图2) 钻掘面的稳定通过泥浆来维持通常使用膨润土泥浆在工作井中对管道推进器的水平和竖直方向图 1管线直接铺设技术施工现场图 2装配好的直接铺管微型隧道掘进机 142 非开挖技术 C hina T 川 ssT hn l盯 20 13年 4月都加以固定并通过夹持机构将管线夹住往前推人到钻孔中由于微型隧道掘进机的直径比管线直径大很多因此钻孔中充满了润滑泥浆至于选用的泥浆类型则根据钻孔中的土层条件来决定 3推进力的计算 3 1一般原则管线铺设所需的推力应该在工程设计阶段就预测或计算出来由于管道推进器的能力是有限的因此在长距离铺管中能否成功与预测的推进力的精度有关将管道推人钻孔中所需的推力是通过使用 ABAQ ; .管线与润滑泥浆之间的摩擦力; .微型隧道掘进机切削刀盘上的迎面阻力; .管线与钻孔壁间的摩擦力; .管线屈曲造成的摩擦力只有第一个因素是独立的因为滚轮上的管线位于推进器后面其它因素之间有很强的相关性这可用非线性有限元来