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应用于“长江口二号”整体打捞的矩形曲线顶管底幕装备研究

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工程机械 2024年第5期55卷 234-240+265页

作者：庄欠伟袁一翔张弛袁玮皓浙江大学上海城建隧道装备有限公司

针对木质沉船“免触碰、微损伤”的打捞需求，开展新型打捞工法和装备的研究。新型打捞装备融合了隧道领域的管幕技术、曲线顶管和矩形顶管技术，主要包含端板横梁、弧形管节、导向装置及锁扣连接装置，依托设计的新装备进一步开展了1... 详细信息

针对木质沉船“免触碰、微损伤”的打捞需求，开展新型打捞工法和装备的研究。新型打捞装备融合了隧道领域的管幕技术、曲线顶管和矩形顶管技术，主要包含端板横梁、弧形管节、导向装置及锁扣连接装置，依托设计的新装备进一步开展了1∶10缩尺试验和1∶1足尺试验。试验结果表明：1∶10缩尺试验有效证实了工法的可行性，同时也暴露了装置存在推进系统不完善，掘进机头开挖能力不足，监测系统精度不准，以及端板下沉困难等问题；1∶1足尺试验增设端板搅吸装置、管节内嵌式机头，采用“油马达+齿轮+齿条”组合推进，引入光纤变形监测，成功完成3根管节的推进，单根管节的推进时间控制到5 h以内，确定了改进后装备的可靠性。装备和试验成果成功运用于“长江口二号”沉船打捞工程项目中，实现了“免触碰、微损伤”的文保要求。

关键词：曲线顶管整体打捞缩比试验足尺试验

曲线顶管底幕法施工对沉船扰动的CEL数值模拟

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上海交通大学学报 2023年第S1期57卷 60-68页

作者：周东荣张家铭庄欠伟黄昕翟一欣朱小东张弛张子新交通运输部上海打捞局上海200090 同济大学地下建筑与工程系上海200092 新疆大学建筑工程学院乌鲁木齐830047 上海隧道工程有限公司上海200032

依托“长江口二号”沉船打捞工程,采用耦合欧拉-拉格朗日法对极小曲率半径矩形曲线顶管底幕法沉船打捞工程进行数值模拟分析,获得底幕施工过程中顶推力以及船体竖向位移的动态变化,并与模型试验结果进行了对比验证.结果表明:所提的数值... 详细信息

依托“长江口二号”沉船打捞工程,采用耦合欧拉-拉格朗日法对极小曲率半径矩形曲线顶管底幕法沉船打捞工程进行数值模拟分析,获得底幕施工过程中顶推力以及船体竖向位移的动态变化,并与模型试验结果进行了对比验证.结果表明:所提的数值模型模拟结果和模型试验结果吻合较好,能较精确地预测沉船的变位和顶管的顶推力变化;最后一根管节推进为最危险工况,需要加强施工控制;采用左右对称推进而非顺序推进能够有效降低施工对沉船和土体的扰动.

关键词：曲线顶管沉船打捞数值模拟耦合欧拉-拉格朗日法

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曲线顶管底幕法的等比例试验

上海交通大学学报 2023年第S1期57卷 131-137页

作者：张弛袁一翔李炎龙周东荣胡建王建朱小东王钰上海隧道工程有限公司上海200032 交通运输部上海打捞局上海200090

针对“长江口二号”曲线顶管底幕工法开展等比例试验,试验过程包括端板下放和管节推进两个主要过程.试验结果表明:曲线顶管底幕法可适用于沉船整体打捞;端板采用搅吸泵破除铁板砂的方法效率较低,后续应更换更高效的方式;3根管节中推进... 详细信息

针对“长江口二号”曲线顶管底幕工法开展等比例试验,试验过程包括端板下放和管节推进两个主要过程.试验结果表明:曲线顶管底幕法可适用于沉船整体打捞;端板采用搅吸泵破除铁板砂的方法效率较低,后续应更换更高效的方式;3根管节中推进最大推力为2.2 MN,最大扭矩为28 kN·m.

关键词：沉船曲线顶管整体打捞等比例试验

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曲线顶管发射架的设计及应用

上海交通大学学报 2023年第S1期57卷 124-130页

作者：袁玮皓李炎龙张弛周东荣胡建王钰上海隧道工程有限公司上海200032 交通运输部上海打捞局上海200090

弧形梁管节顶穿施工作为“长江口二号”古沉船整体打捞施工中的重要环节,多根弧形梁管节需顶推穿越古沉船周边土体并形成底托包裹古沉船.弧形梁管节在结构形式、施工方式以及导向方式不同于传统整体打捞中的直线型底托梁,须研制并使用... 详细信息

弧形梁管节顶穿施工作为“长江口二号”古沉船整体打捞施工中的重要环节,多根弧形梁管节需顶推穿越古沉船周边土体并形成底托包裹古沉船.弧形梁管节在结构形式、施工方式以及导向方式不同于传统整体打捞中的直线型底托梁,须研制并使用专用施工装备进行施工.曲线顶管发射架作为弧形梁管节顶穿专用施工装置,经过前期缩比模型论证、设计制造、等比试验及再优化设计制造后,顺利完成“长江口二号”古沉船海上打捞施工,在实际施工中客观地体现了其功能性、可靠性以及稳定性,将曲线顶管这类隧道领域中的施工方法运用到海上施工乃至古文物原址地基基础保护的设想成为现实.

关键词：打捞管幕法顶管施工曲线顶管

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曲线顶管底幕法古沉船整体打捞缩尺模型试验

科学技术与工程 2022年第31期22卷 13905-13913页

作者：翟一欣上海盾构设计试验研究中心有限公司上海200137

为了保护沉船的完整性,缩短打捞周期并降低打捞成本,提出了一种采用矩形曲线顶管形成底部托盘的新型水下沉船整体打捞方法。基于极限平衡法,推导了单根矩形顶管沿竖曲线推进的顶推力理论计算公式。依托“长江口二号”古沉船打捞项目,开... 详细信息

为了保护沉船的完整性,缩短打捞周期并降低打捞成本,提出了一种采用矩形曲线顶管形成底部托盘的新型水下沉船整体打捞方法。基于极限平衡法,推导了单根矩形顶管沿竖曲线推进的顶推力理论计算公式。依托“长江口二号”古沉船打捞项目,开展了缩尺模型试验,分析了底幕不同位置顶管推进顶推力的变化规律,并对一些施工因素对地层扰动及顶推力的影响进行了探讨。结果表明:矩形顶管沿竖曲线推进,顶推力随推进角度的增大呈现先增大后减小的趋势,顶推力峰值发生在推进角度为120°~180°;刀盘旋转切削及泥浆的冲刷作用有助于降低对地层的扰动,减小推进阻力;由于端板的约束作用,靠近端板处顶管顶推力大于其他位置的顶管顶推力;顶管在入土和出土时刻会对周围环境产生一定的扰动,因此在确定顶管弧形梁的半径时,需要充分考虑其对沉船扰动的影响;基底吸附力约占总起吊力的31%。本项研究为隧道施工技术在沉船打捞领域的创新性交叉应用,研究成果可为“长江口二号”沉船打捞及类似打捞工程的实施提供重要的理论依据和技术指导。

关键词：曲线顶管底幕法沉船打捞顶推力模型试验

考虑管土接触状态的圆曲线顶管顶进力计算方法

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地质科技通报 2023年第3期42卷 63-71页

作者：周雨恒周浩袁明张鹏曾聪中国地质大学(武汉)工程学院武汉430074 中山大学土木工程学院广东珠海519082 四川电力设计咨询有限责任公司成都610041

为探究不同管土接触状态下圆曲线顶管顶进力计算方法,结合港珠澳大桥拱北隧道曲线钢顶管工程的相关数据,利用国内外几种常用的曲线顶管顶进力计算公式,以及利用ABAQUS软件建立的考虑注浆作用和管土接触范围的顶进力有限元分析模型,分别... 详细信息

为探究不同管土接触状态下圆曲线顶管顶进力计算方法,结合港珠澳大桥拱北隧道曲线钢顶管工程的相关数据,利用国内外几种常用的曲线顶管顶进力计算公式,以及利用ABAQUS软件建立的考虑注浆作用和管土接触范围的顶进力有限元分析模型,分别进行了顶进力计算。与实测顶进力数据的对比分析表明:(1)顶进力计算值大小为:JMTA公式?上海规范公式>Shimada公式,其中考虑1/3管土接触面的Shimada公式下限计算值与实测值较为接近。(2)通过数值模拟发现,1/3管土接触状态模拟顶进力,逐渐向1/2管土接触状态接近;在注浆状态下,前期实测顶进力接近1/2管土接触状态下的顶进力;后期顶进趋近平稳时,实测顶进力接近1/3管土接触状态下的顶进力。本数值模型能够对同类型工况下顶管顶进力进行较好预测,对实际施工具有一定的指导意义。

关键词：曲线顶管顶进力数值模拟管土接触注浆压力

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大直径空间S型曲线顶管受力特性研究

工业建筑 2022年

作者：高胜雷王凯丽刘赞张咪董晓鹏北京市政建设集团有限责任公司北京城建八建设发展有限责任公司

以电力隧道为研究背景，采用现场实测的方法对大直径、长距离、空间C型曲线顶管顶进时管道受力特性进行研究分析。结果表明：管节在形成管-浆全接触的状态下，总推力与累计顶进距离关系不大，覆土深度对管壁接触压力有影响，但注浆压力... 详细信息

以电力隧道为研究背景，采用现场实测的方法对大直径、长距离、空间C型曲线顶管顶进时管道受力特性进行研究分析。结果表明：管节在形成管-浆全接触的状态下，总推力与累计顶进距离关系不大，覆土深度对管壁接触压力有影响，但注浆压力占主导因素；环向钢筋应力以受压为主，管节内侧为压应力、外侧为拉应力，管节两端口直径缩小，呈现出“椭球状”；纵向钢筋应力呈现出左部和上部受压，右部和底部受拉的偏心受拉状态以及管节受到弯矩的作用，管节中端向右凸出。钢筋混凝土管节的抗压性能强，抗拉抗弯性极弱，综合环向、纵向钢筋受力和钢筋形变，合理布设钢筋和增加钢筋预应力可优化管道设计，提高管道性能，提高经济效益。

关键词：曲线顶管现场试验管节内力

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矩形曲线顶管底幕法顶管顶推力计算方法研究

现代隧道技术 2022年第S1期59卷 461-470页

作者：李登庄欠伟黄昕翟一欣张家铭同济大学地下建筑与工程系上海200092 上海隧道工程有限公司上海200032

矩形曲线顶管底幕法基于管幕法思想,采用“无缝”连接的矩形曲线顶管在土体中形成弧形底部托盘对内部空间进行保护的一种新型顶管施工工法。该工法的实施需要解决小曲率半径竖向曲线顶管的顶推力计算及施工安全控制等问题。文章基于极... 详细信息

矩形曲线顶管底幕法基于管幕法思想,采用“无缝”连接的矩形曲线顶管在土体中形成弧形底部托盘对内部空间进行保护的一种新型顶管施工工法。该工法的实施需要解决小曲率半径竖向曲线顶管的顶推力计算及施工安全控制等问题。文章基于极限平衡理论,通过建立顶推力、土体-管节摩阻力、顶管迎面阻力、管节自重、管节与导向架相互作用力随顶管掘进变化的三维力学平衡方程,求解极小曲率半径竖向曲线顶管顶进全过程顶推力,并与模型试验测试结果进行对比分析。结果表明:矩形曲线顶管沿竖曲线推进,顶推力随推进角度的增大呈现先增大后减小的趋势,顶推力峰值发生在推进角度为160°附近,理论计算结果与模型试验结果接近。

关键词：曲线顶管底幕法顶推力模型试验

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大直径空间C型曲线隧道顶管受力特性研究

工业建筑 2022年第3期52卷 67-70,76页

作者：高胜雷王凯丽刘赞张咪董晓鹏北京市政建设集团有限责任公司北京100089 北京城建八建设发展有限责任公司北京100012

以电力隧道为研究背景,采用现场实测的方法对大直径、长距离、空间C形曲线段隧道顶管顶进时管道受力特性进行研究分析。结果表明:管节在形成管-浆全接触的状态下,总推力与累计顶进距离关系不大,覆土深度对管壁接触压力有影响,但注浆压... 详细信息

以电力隧道为研究背景,采用现场实测的方法对大直径、长距离、空间C形曲线段隧道顶管顶进时管道受力特性进行研究分析。结果表明:管节在形成管-浆全接触的状态下,总推力与累计顶进距离关系不大,覆土深度对管壁接触压力有影响,但注浆压力占主导因素;环向钢筋应力以受压为主,管节内侧为压应力、外侧为拉应力,管节两端口直径缩小,呈现出“椭球状”;顶管横剖面上纵向钢筋正应力呈现出左部和上部受压、右部和底部受拉的应力状态,管节发生挠曲变形,管节中端向右凸出。因此,应合理布设钢筋并增大钢筋中的预应力,优化管道设计,提高管道性能,提高经济效益。

关键词：曲线顶管现场试验管节内力