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Grabenloser Rohrvortrieb zur Verlegung von Rohrleitungen mit großem Durchmesser

November 9, 2021

1. Projektübersicht

Das Projekt legte eine 63m lange, 24-Telekommunikationspipeline in einer bestimmten Stadt. Diese Straße hat ein großes Verkehrsaufkommen, die Straße ist betoniert, und die Dicke beträgt ca. 30cm. Unter dem Betonkissen, Die Dicke der verschiedenen Füllungen ist nicht groß, hauptsächlich die quartäre Bodenschicht, und die Schicht ist reich an Wasser. Da es Abwasserrohre und Wasserleitungen innerhalb von 4m unter der Erdoberfläche gibt, Die grabenlose Vorrohrtechnologie wird verwendet, um Ф1000mm×12mm Stahlrohre in einer Erdtiefe von 5,5m als Schutzrohr zu verlegen. Manueller Aushub vor dem Rohr und mechanischer Rohrvortrieb werden übernommen. Verlegen Sie das Stahlrohr, und dann das 24-Loch-Kunststoffwellrohr in das Stahlrohr legen.

2. Prinzip der Rohrvortriebskonstruktion

Das Rohrvortriebsverfahren beruht auf dem manuellen oder mechanischen Aushub von Erde am inneren Ende des Rohres, und verwendet dann Vortriebsausrüstung in der Arbeitsgrube, um das verlegte Rohr gemäß den Design-Mittellinien- und Höhenanforderungen zu stemmen.
Der Rohrvortriebsprozess ist ein komplexer mechanischer Prozess, an dem viele Disziplinen wie die Materialmechanik beteiligt sind., Gesteins- und Bodenmechanik, elastoplastische Mechanik und so weiter. Das grundlegende Problem der Rohrvortriebskraftberechnung besteht jedoch darin, den Schub und die Rücktragfähigkeit des Rohrvortriebs abzuschätzen.. Der Schub beim Rohrvortrieb ist der Widerstand des Rohres während des Rohrvortriebs, einschließlich der normalen Beanspruchung des Werkzeugrohrs Schneiderde, der Reibungswiderstand der Rohrwand, und die Schnittkraft der Werkzeugrohrschweißverbindung auf der Bodenschicht.

2.1 Normale Beanspruchung von Werkzeugrohrschneiderde

Die normale Spannung des Rohrschneiderbodens hängt mit der Kompaktheit der Bodenschicht zusammen, den Wassergehalt der Bodenschicht und den Zustand des Bodenaushubs im Rohr, und es wird normalerweise mit der folgenden Formel berechnet:
fk=25π(D2-d2)k₁
Wo: fk——positiver Widerstand des Vortriebsrohrs, kN; D – Außendurchmesser des Vortriebsrohrs, m; d – der Innendurchmesser des Vortriebsrohrs, m; k₁ – der positive Widerstandskoeffizient des Vortriebsrohrs, kg/m2.
Gemäß den einschlägigen technischen Statistiken, die weiche Bodenschicht ist im Allgemeinen k₁ = 200 ~ 300kN / m2, und die harte Bodenschicht ist im Allgemeinen k₁:=300~600kN/m2. Zu diesem Zeitpunkt, k₁=500kN/m2, und fk=89kN wird berechnet.

2.2 Kraft des Rohres während des Vortriebsprozesses

Die Kraft, die die Rohrleitung während des Vortriebsprozesses erhält, hängt nicht nur mit dem Reibungskoeffizienten zwischen rohrwand und Boden zusammen., aber auch auf die Größe des Erddrucks. Und es hängt mit dem Biegegrad des Rohres während des Schweißens zusammen. Weil das Schweißen zwischen den Rohren senkrecht zur Rohrachse steht, der Winkel α zwischen der Rohrachse und der horizontalen Linie ist ein leichter Winkel, die ignoriert werden können. Der Schub zwischen den Rohren gilt als in horizontaler Richtung übertragen, was erforderlich ist Die gesamte Spitzenkraft ist:
Q=fγ+fk
Wo: fγ——Gesamtreibungswiderstand der Seitenwand des Vortriebsrohrs, kN, f₁=πDLk₂; k₂——Reibungswiderstandskoeffizient der Seitenwand des Vortriebsrohrs, kN/m2; L —— Länge des Vortriebsrohrs, m; D – – außerhalb des Vortriebsrohrdurchmessers, m.
Nach relevanten Ingenieurstatistiken, k₂ ist im Allgemeinen 5 ~ 10kN / m2. Da die Schnittwirkung der Rohrwandbiegung auf den Boden ignoriert wird, Der Maximalwert = l0kN/m2 wird zu diesem Zeitpunkt genommen. Es kann berechnet werden, dass fγ=1980kN, Die Gesamtvorkraft ist also Q=2069kN.
Die üblichen Maßnahmen zur Reduzierung des Reibungswiderstandes der Rohrwand sind: Hinzufügen einer Schlammhülse zwischen der Rohrwand und dem Boden, um den Widerstand zu reduzieren, Die Außenwand des Rohres hat eine regelmäßige Form und die Oberfläche ist glatt, und die Rohrbögen werden reduziert.

2.3 Rückstruktur- und Widerstandsberechnung

Die Rückseite wird unter der Einwirkung der Oberseite komprimiert, und die Druckrichtung ist entgegengesetzt zur Richtung der Spitzenkraft. Wenn der Vortrieb aufhört, die Hubkraft verschwindet. Wenn das Rohr aufgebockt ist, der Rücken sollte nicht beschädigt werden und eine unermessliche Kompressionsverformung (der Rücken sollte nicht ungleichmäßig nach oben und unten oder links und rechts komprimiert werden), Andernfalls, der Wagenheber wird auf dem Boden auf der Rückseite des Hanges getragen, Verursachen von Hubabweichungen. Um die Hubqualität und Bausicherheit zu gewährleisten, die Festigkeit und Steifigkeit des Rückens sollte berechnet werden.
Als Tragkonstruktion des Wagenhebers, der Rücken muss über ausreichende Festigkeit und Steifigkeit verfügen, und die Druckverformung muss gleichmäßig sein. Während des Rohrvortriebs, der Gegendruck ist viel größer als die zulässige Tragfähigkeit der Bodenwand. In der Regel, die Tragfähigkeit von Ton- und Schluffboden kann als Tragfähigkeit ≯150kPa berechnet werden. Der Sicherheit halber, nehmen σ = 150kPa, und berechnen Sie die Kraftfläche des Rückens basierend auf der gesamten Hubkraft, die für das Vortrieben erforderlich ist, so dass die Kraft pro Bodeneinheit der Bodenwand geringer ist als die zulässige Tragfähigkeit des Bodens:
S=Q′σ≈14m2
In der Formel: S ist der drucktragende Bereich, der für den Rücken benötigt wird, m2; Q-die gesamte Hubkraft, kN; σ-die zulässige Tragfähigkeit der Bodenwand, kN/m2.
In diesem Projekt, große Stahlträger und Stahlplatten werden zur Verstärkung des Rückens verwendet, und Sandsäcke oder Kies werden hinter dem Abschnitt Stahl gefüllt, um die Gesamttragfähigkeit der Bodenwand auf der Rückseite zu erhöhen, um die höchste Kraftanforderungen zu erfüllen.

3. Rohrvortriebskonstruktion

Der grundlegende Prozess der Rohrvortriebskonstruktion ist: Messen und Festlegen → Herstellung → Einstellplattform → Einbau → Verlegegleis → Vortriebspicking, Bügeleisen, Ölpumpe an Ort und Stelle → Neumessung von Höhe und Mittellinie → Installation von Stahlrohr → Öffnen von Erdarbeiten vor dem Rohraushub → Vortrieb → erneuten Tests, die Mittellinie der Brückenfrontleitung → Verfüllung der Arbeitsgrube.

3.1 Anordnung der Arbeitsgrube

Entsprechend dem Rohrleitungslayout, Inspektionsbrunnen, Topographie und Oberflächenbildung, Dieses Projekt wird eingerichtet 1 Rohrvortrieb Arbeitsgrube und 1 Empfangsgrube. Die Arbeitsgrube wird auf 4m×4mx6m festgelegt, 1m*lm*1m Schweißarbeitsgruben sind auf beiden Seiten des Grubenbodens gesetzt, und eine Wassersammelgrube befindet sich in der Grube. Das Baustellenfundament verwendet Kieswegbett, die Dicke des Gleisbettes beträgt ≥350mm, die Schwellen sind installiert, und die Schwellenspezifikationen sind 150mm×200mm×2500mm, und der Abstand beträgt 500 mm, um das Absinken der Arbeitsgrube zu verhindern und die Abweichung der Hubposition zu verursachen.
Die Strecke nimmt 38kg / m schwere Schiene an, eine links und rechts, die Länge der Schiene beträgt 6m, und die Höhe der Schiene beträgt 134mm. Die Unterseite des Stahlrohrs ist 40 mm von der Oberseite der Schwelle entfernt, und die Spurweite beträgt 392mm. Aufgrund der Begrenzung des Arbeitsraums, Die Länge jedes Abschnitts eines Stahlrohrs beträgt 2,0 m.
Das Stahlrohr in diesem Projekt wird nur zum Schutz der Bausicherheit verwendet, daher ist keine spezielle Korrosionsschutzbehandlung erforderlich.

3.2 Auswahl des Hubgeräts

Die Vortriebsausrüstung umfasst hauptsächlich Buchsen, Hochdruck-Ölpumpen, Hubeisen, Werkzeugrohre und Erdbewegungsgeräte. Jack ist die Hauptausrüstung für Tunneling und Vortrieb. Nach ingenieurtheoretischen Berechnungen und ist die Gegebenheiten, Die für dieses Projekt verwendete Buchse ist 300t (3000kN).
Das Werkzeugrohr ist der Führungskopf, auch Schildkopf genannt. Der Führungskopf ist ein Stahlrohrabschnitt aus Stahlcoils, und der Boden wird direkt ausgehoben und manuell vor dem Führungskopf transportiert.

3.3 Hubkonstruktion

Nachdem die Ausrüstung in der Arbeitsgrube installiert wurde, der Aushub und Vortrieb kann durchgeführt werden, nachdem überprüft wurde, ob alle Teile in gutem Zustand sind.
Das Graben vor dem Rohr ist der Schlüssel zur Sicherstellung der Vortriebsqualität und der Sicherheit des oberirdischen Gebäudes. Die Richtung und Form des Aushubs vor dem Rohr wirkt sich direkt auf die Genauigkeit der Vortriebsrohrposition aus, weil das Rohr dem bereits im Vortrieb gegrabenen folgt. Die Erdwand schreitet voran. Daher, Überaushub um das Rohr herum sollte streng kontrolliert werden. Für dichten Boden, Es ist besser, eine Lücke größer zu lassen als 1.5 cm über dem Rohrende zur Reduzierung des Vortriebswiderstands; Überhub ist im zentralen Winkelbereich von 135° am Boden des Rohrendes nicht erlaubt, um das Rohr zu halten Die Wand ist flach mit der Bodenwand, und es ist auch möglich, eine 1cm dicke Bodenschicht zu hinterlassen, die während des Rohrvortriebs abgeschnitten wird, um ein Absinken des Rohrendes zu verhindern. Wenn das Vortrieb in dem Abschnitt, in dem der Boden im oberen Teil des Rohrvortriebs nicht aufgebockt werden darf, nicht erlaubt ist, das Rohr darf nicht überausgegraben werden.
Die Grabtiefe vor dem Rohr entspricht in der Regel der Länge des Wagenhebers und des Picks, wenn die Bodenqualität besser ist, es kann um 0,5 m vorgeschoben werden. Übermäßiges Vortrieb erschwert die Kontrolle der Aushubform der Bodenwand, was wahrscheinlich zu einer Abweichung der Rohrposition und dem Kollaps des darüber darüber fallenden Bodens führt. Da die Schicht dieses Projekts reich an Wassergehalt ist, es ist leicht, die Erde zum Einsturz zu bringen, so wird der Vortrieb alle 50 cm des Aushubs durchgeführt, um die Sicherheit der Konstruktion zu gewährleisten.
Der vor dem Rohr ausgehobene Boden wird mit einem Traktorwagen rechtzeitig aus der Rohrleitung transportiert, und wird von einem elektrischen Hebezeug auf der Arbeitsbühne auf die Plattform gebracht, und dann von der Baustelle transportiert.

3.4 Stahlrohrvortrieb Fehlereinstellung

In der Arbeitsgrube werden ein Nivellierungspunkt und eine voreingestellte Richtungslinie gesetzt, und eine Laserebene wird verwendet, um die Höhe und Richtung des Bodens des vorderen Rohrs direkt zu messen. Messen Sie einmal alle 50cm im Vortrieb. Wenn beim Vortrieb eine Abweichung festgestellt wird, Verwenden Sie eine Korrekturbuchse, um es zu korrigieren und zurückzusetzen. Im Hubprozess, Der erste Abschnitt des Rohres vor dem Vortriebsrohr wird als Werkzeugrohr verwendet und ist nicht mit den folgenden Rohren verschweißt, dies ist vorteilhaft, um den Vortriebsfehler des Stahlrohrs während des Vortriebsprozesses einzustellen.

4. Schlussfolgerung

Während des Baus dieses Projekts, die grabenlose Rohrvortriebstechnologie wurde aufgrund der großen Vergrabenentiefe des Projekts übernommen, komplexe Schichtstruktur, und die Pipeline, die die Hauptverkehrslinie überquert. Während des Baus, der Straßenverkehr und der gewerbliche Betrieb waren nicht betroffen, und die Auswirkungen auf die Gebäude waren sehr gering, und gute wirtschaftliche und soziale Vorteile wurden erhalten; in the process of laying steel protective pipes, it cost a lot to correct the braid of steel pipes. Time, the entire construction period exceeded the estimated 30 working days by 2 days, basically achieving the expected effect. In the entire pipeline laying process, theodolite and level gauge are used for precision control, and the pipeline laying trajectory basically matches the design trajectory. Endlich, in the receiving work pit, the deviation between the laying of the pipeline and the design is ≯10cm, die den Anforderungen des Projekts voll und ganz entspricht.
Im Hubprozess, die Hubgeschwindigkeit sollte gleichmäßig sein. Außerdem, die Hubgeschwindigkeit sollte nicht zu schnell sein. Zur gleichen Zeit, achten Sie darauf, ob das Vortriebsrohr vor dem Vortrieb abgewichen ist. Wenn es eine Ablenkung gibt, es muss rechtzeitig korrigiert werden; wenn jemand vor dem Wagenheber arbeitet, Es sollte auf die Belüftung geachtet werden, um die Sicherheit zu gewährleisten.

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