作為國內(nèi)外應(yīng)用最為普遍的一種非開挖管道更換技術(shù),靜拉爆管法能夠保證在最少開挖的前提下,實現(xiàn)埋地管道的等徑或擴徑更換,從而最大程度地滿足施工的低成本和高效率。但該方法的相關(guān)技術(shù)理論目前還不夠完善,為此,本文開展了以下幾個方面的研究,旨在為實際施工提供一定的參考:（1）系統(tǒng)地總結(jié)了靜拉爆管法的工藝原理、適用特性、關(guān)鍵技術(shù)和具體施工流程等內(nèi)容,列舉了目前國內(nèi)外主流的施工配套設(shè)備,并整理了國內(nèi)外可依據(jù)的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。（2）分析了Ariaratnam-Hahn模型的原理與不足,基于此推導(dǎo)并提出了新的靜拉爆管法拉力估算模型,通過算例與對比,證明了該模型的有效性和適用性,并假設(shè)不同條件進行了多組分析計算,得出了管道埋深和擴徑程度兩個主要參數(shù)對拉力估算值的影響規(guī)律。（3）采用Abaqus有限元分析軟件構(gòu)建了不同管道埋深、擴徑程度以及地層土條件的靜拉爆管施工對照模型,根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果詳細分析了爆管施工引起地層位移的分布和演化規(guī)律;基于地層沉降計算常用的經(jīng)典Peck公式及其相關(guān)理論,結(jié)合所得結(jié)論,推導(dǎo)并提出了靜拉爆管施工橫向地層隆起位移的修正預(yù)測模型,通過將模型計算值與數(shù)值模擬結(jié)果進行逐一對比,驗證了所提... 

【文章來源】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：131 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

靜拉爆管施工原理示意

12而使其達到強度極限發(fā)生斷裂破壞。錐形爆管頭將破碎的管片擠開，使管片留在土體中而無需取出，同時為后拖更換管空出足夠的埋設(shè)空間，爆管頭最大直徑稍大于更換管，一方面便于連接和固定更換管，另一方面能夠保護更換管外壁不受過大摩擦力的作用而劃傷或損壞。爆管頭的構(gòu)造和作業(yè)方式不同是區(qū)分三種爆管法的根本區(qū)別（Lueke等，2001；Ariaratnam等，2006），如圖2-2所示，液壓爆管頭因脹縮桿的規(guī)律張合為土顆粒提供了進入其中的空隙，存在一定因爆管頭卡死而導(dǎo)致施工中斷的風(fēng)險（Howell，2004）。氣動爆管頭則因氣壓的振動，易對周圍土體和鄰近構(gòu)筑物產(chǎn)生較大的擾動，相較這兩者，靜拉爆管法的爆管頭構(gòu)造相對簡單，能夠適應(yīng)更加復(fù)雜的環(huán)境條件。（a）（b）（c）圖2-2爆管頭構(gòu)造對比示意圖（a）鉆桿/纜繩連接的靜拉爆管頭（b）液壓爆管頭（c）氣動爆管頭對于原管材強度較高、損壞程度小或是延性管材來說，單一的錐形爆管頭作業(yè)相對困難，而常需要借助裂管切割裝置輔助爆管，切割裝置位于爆管頭前端，能夠削弱原管道的環(huán)向阻力，如圖2-3所示。我國《城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復(fù)更新工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ/T210）和《城鎮(zhèn)給水管道非開挖修復(fù)更新工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ/T244）中定義用于給排水管道更新的靜拉爆管法為碎（裂）管法，將裂管法歸為其中，包含爆管頭帶有裂管切割裝置的作業(yè)形式；同時，考慮管道破碎卸荷后上覆地層土的穩(wěn)定性，技術(shù)規(guī)程中強調(diào)，裂管切割應(yīng)從原管道底部切開，且

13切刀位置最好位于以垂直方向為中心向兩側(cè)30°角的范圍內(nèi)。圖2-3帶有裂管裝置的爆管頭（2）鋪管方式更換管通常選擇塑料材質(zhì)管道，可在施工前熱熔焊接，施工時整段拖入，或在施工時的始發(fā)工作坑內(nèi)逐節(jié)下放并拖入，管節(jié)間可通過承插式或螺紋結(jié)構(gòu)相互連接，通過約束裝置固定并校準(zhǔn)管節(jié)位置，或采用后方頂推裝置輔助牽拉鋪管，同時，短管管節(jié)的連接部位屬于更換管的薄弱結(jié)構(gòu)，應(yīng)確保施工過程中的牢固和穩(wěn)定。連續(xù)長管更換時，一般需要開挖容納更換管足夠長度的工作坑，如圖2-1（a）所示；短管更換時，管道尺寸允許的情況下可選擇在現(xiàn)有的工作井坑內(nèi)直接施工，如圖2-1（b）所示。（3）注漿潤滑選擇通常的靜拉爆管法施工中無需進行注漿，但部分情況下，周圍土體與更換管外壁的摩擦力會過大而影響順利施工，因此在更換管被拉入地層的過程中，需要同步注漿來降低摩擦阻力，注漿孔布置于爆管頭與更換管的超徑間隙中，如圖2-4所示。需注漿時，應(yīng)參考地層條件和原管道周圍的環(huán)境，來選擇注漿材料，確定其潤滑泥漿混合成分、摻入比例及混合步驟。一般情況下，膨潤土潤滑劑適用于包括以砂土和礫石為主的粗粒土層，膨潤土聚合物混合的潤滑劑適用于細粒土和黏土層。

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本文編號：3566353