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大断面矩形顶管减阻技术应用研究:以苏州综合管廊矩形顶管为例

唐培文

唐培文. 大断面矩形顶管减阻技术应用研究:以苏州综合管廊矩形顶管为例[J]. 地质科技通报, 2020, 39(2): 198-203. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0222
引用本文: 唐培文. 大断面矩形顶管减阻技术应用研究:以苏州综合管廊矩形顶管为例[J]. 地质科技通报, 2020, 39(2): 198-203. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0222
Tang Peiwen. Application of drag reduction technology of large section rectangular pipe jacking:A case study of rectangular jacking of Suzhou comprehensive pipe rack[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(2): 198-203. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0222
Citation: Tang Peiwen. Application of drag reduction technology of large section rectangular pipe jacking:A case study of rectangular jacking of Suzhou comprehensive pipe rack[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(2): 198-203. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0222

大断面矩形顶管减阻技术应用研究:以苏州综合管廊矩形顶管为例

doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0222
详细信息
    作者简介:

    唐培文(1973—  ),男,高级工程师,主要从事隧道、顶管等地下空间领域的科研与生产工作。E-mail:15395637958@163.com

  • 中图分类号: P634.5

Application of drag reduction technology of large section rectangular pipe jacking:A case study of rectangular jacking of Suzhou comprehensive pipe rack

  • 摘要: 以苏州城北路人民路段综合管廊矩形顶管工程为例,分析了影响矩形顶管顶进力的关键因素,提出了管节配重、管节涂蜡和管节注浆等综合减阻方法以降低管壁摩阻力。在管节内放置重物平衡管节所受周围泥浆的浮力;通过涂蜡和喷蜡使管壁光滑,降低管壁与周围介质的摩擦系数;选择合适的材料和配比配制适合地层的泥浆,调整注浆量和注浆压力,使管节周围形成完好的泥浆套。基于实测顶进力与理论计算值的对比分析表明,管壁单位面积摩阻力降低了40%左右,证实该综合减阻方法解决了人民路段矩形顶管顶进力过大的问题。

     

  • 图 1  管节断面结构尺寸图

    Figure 1.  Structural dimension of section of pipe

    图 2  顶管穿越地层剖面图

    Figure 2.  Section diagram of pipe jacking across strata

    图 3  矩形顶管管内配重块布置

    Figure 3.  Weights placed inside the pipe

    图 4  管节表面涂蜡

    Figure 4.  The surface of the pipe painted with much wax

    图 5  实验室配制泥浆样品

    Figure 5.  The mud samples prepared in the laboratory

    图 6  管节补浆路线

    Figure 6.  The route of pipe joint grouting

    图 7  顶管实测顶进力曲线

    Figure 7.  Measured jacking force curve of pipe jacking

    图 8  顶管实测单位面积摩阻力曲线

    Figure 8.  Measured friction resistance curve per unit area of pipe jacking

    表  1  顶管管道与其周围土层的摩擦系数

    Table  1.   Coefficient of friction between the jacking pipe and the surrounding soil

    土层类型 湿土层摩擦系数 干土层摩擦系数
    黏土、亚黏土 0.2~0.3 0.4~0.5
    砂土、亚砂土 0.3~0.4 0.5~0.6
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    表  2  各种土质的部分计算参数

    Table  2.   Calculation parameters of soil property

    土质 fk/(kN·m-2) fw
    软弱土 4~10 0.2
    普通土 8~14 0.3
    硬质土 12~25 0.4
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    表  3  采用触变泥浆时管壁单位面积平均摩阻力

    Table  3.   Average friction resistance per unit area of pipe wall when thixotropic mud is used  摩阻力/(kN·m-2)

    黏性土 粉土 粉、细砂土 中、粗砂土
    钢筋混凝土管 3.0~5.0 5.0~8.0 8.0~11.0 11.0~16.0
    钢管 3.0~4.0 4.0~7.0 7.0~10.0 10.0~13.0
    注:当触变泥浆技术成熟可靠,管外壁能形成和保持稳定、连续的泥浆套时,摩阻力可直接取3.0~5.0 kN/m2
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    表  4  粉砂、粉土地层对触变泥浆性能的要求

    Table  4.   Requirements on the properties of thixotropic mud for silty sand and silty soil layers

    地层 工程特点描述 泥浆性能要求 泥浆黏度/s API滤失量/(mL·30min-1)
    粉砂、粉土 地层空隙、孔隙大,地层胶结弱 泥浆宜具有较好的抗滤失性能 >45 < 15
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    表  5  泥浆配比正交实验

    Table  5.   Orthogonal experiment of mud ratio

    实验序号 膨润土φB/% CMC φB/% 烧碱φB/% PHP φB/% 黏度/s 失水量/(mL·30-1min-1)
    1 5 0.5 0.5 0.3 36 17
    2 5 1.0 1.0 0.6 48 12
    3 5 1.5 1.5 0.9 49 13
    4 7.5 0.5 1.0 0.9 37 14
    5 7.5 1.0 1.5 0.3 50 13
    6 7.5 1.5 0.5 0.6 62 10
    7 10 0.5 1.5 0.6 68 12
    8 10 1.0 0.5 0.9 72 10
    9 10 1.5 1.0 0.3 78 8
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    表  6  现场采用优质触变泥浆配比及性能

    Table  6.   High quality thixotropic mud ratio and properties adopted on site

    采用触变泥浆 膨润土φB/% CMC φB/% 烧碱φB/% PHP φB/% 黏度/s 失水量/(mL·30-1min-1)
    一般地段泥浆 5 1.0 1.0 0.6 48 12
    特殊地段泥浆 7.5 1.5 1.0 0.6 62 10
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  • 收稿日期:  2019-02-28

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