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Elevación de tuberías sin zanja para la colocación de tuberías de gran diámetro

Noviembre 9, 2021

1. Visión general del proyecto

El proyecto estableció una longitud de 63 m, 24-tubería de telecomunicaciones en una ciudad determinada. Esta carretera tiene un gran volumen de tráfico, el camino es de hormigón, y el grosor es de unos 30cm. Debajo del cojín de hormigón, El grosor del relleno misceláneo no es grande, principalmente la capa de suelo cuaternario, y el estrato es rico en contenido de agua. Como hay tuberías de aguas residuales y tuberías de agua a menos de 4 m por debajo de la superficie del suelo, la tecnología de pre-tubería sin zanja se utiliza para establecer tuberías de acero Ф1000mm×12mm a una profundidad enterrada de 5,5m como tubería protectora. Se adopta la excavación manual frente a la tubería y el elevador mecánico de la tubería. Coloque la tubería de acero, y luego coloque la tubería corrugada de plástico de 24 orificios dentro de la tubería de acero.

2. Principio de construcción de elevación de tuberías

El método de elevación de tuberías se basa en la excavación manual o mecánica de tierra en el extremo interior de la tubería., y luego utiliza equipos de elevación en el pozo de trabajo para colocar la tubería colocada de acuerdo con la línea central de diseño y los requisitos de elevación.
El proceso de elevación de tuberías es un proceso mecánico complejo que involucra muchas disciplinas, como la mecánica de materiales., mecánica de rocas y suelos, mecánica elastoplástica y así sucesivamente. Pero el problema fundamental del cálculo de la fuerza de elevación de la tubería es estimar el empuje y la capacidad de carga trasera de la elevación de la tubería.. El empuje durante el jacking de la tubería es la resistencia de la tubería durante el proceso de jacking de la tubería, incluyendo la tensión normal de la herramienta de corte de tierra de tubería, la resistencia a la fricción de la pared de la tubería, y la fuerza de corte de la junta de soldadura de la tubería de herramienta en la capa de suelo.

2.1 Tensión normal del suelo de corte de tubería de herramienta

El estrés normal del suelo de corte de tubería está relacionado con la compacidad de la capa de suelo., el contenido de agua de la capa de suelo y la condición de excavación del suelo en la tubería, y generalmente se calcula mediante la siguiente fórmula:
fk=25π(D2-d2)k₁
Dónde: fk——resistencia positiva de la tubería de elevación, kN; D: diámetro exterior de la tubería de elevación, m; d: el diámetro interior de la tubería de elevación, m; k₁: el coeficiente de resistencia positivo de la tubería de elevación, kg/m2.
De acuerdo con las estadísticas de ingeniería relevantes, la capa de suelo blando es generalmente k₁ = 200 ~ 300kN / m2, y la capa dura del suelo es generalmente k₁:=300~600kN/m2. En este momento, k₁=500kN/m2, y se calcula fk=89kN.

2.2 Fuerza de la tubería durante el proceso de elevación

La fuerza que recibe la tubería durante el proceso de elevación no solo está relacionada con el coeficiente de fricción entre la pared de la tubería y el suelo., pero también a la magnitud de la presión terrestre. Y está relacionado con el grado de flexión de la tubería durante la soldadura.. Porque la soldadura entre las tuberías es perpendicular al eje de la tubería, El ángulo α entre el eje de la tubería y la línea horizontal es un ángulo leve, que se puede ignorar. Se considera que el empuje entre las tuberías se transmite en la dirección horizontal, que se requiere La fuerza superior total es:
Q=fγ+fk
Dónde: fγ: resistencia total a la fricción de la pared lateral de la tubería de elevación, kN, f₁=πDLk₂; k₂——coeficiente de resistencia a la fricción de la pared lateral del tubo de elevación, kN/m2; L——longitud de la tubería de elevación, m; D: fuera del diámetro de la tubería de elevación, m.
De acuerdo con las estadísticas de ingeniería relevantes, k₂ es generalmente 5 ~ 10kN / m2. Dado que se ignora el efecto de corte de la flexión de la pared del tubo en el suelo., El valor máximo = L0kN/m2 se toma en este momento. Se puede calcular que fγ=1980kN, por lo que la pre-fuerza total es Q=2069kN.
Las medidas habituales para reducir la resistencia a la fricción de la pared de la tubería son: agregar una manga de barro entre la pared de la tubería y el suelo para reducir el arrastre, la pared exterior de la tubería tiene una forma regular y la superficie es lisa, y se reducen las curvas de la tubería.

2.3 Estructura posterior y cálculo de resistencia

La parte posterior se comprime bajo la acción de la parte superior, y la dirección de compresión es opuesta a la dirección de la fuerza superior. Cuando se detiene el jacking, la fuerza de jacking desaparece. Cuando la tubería está jacked, la espalda no debe dañarse y la deformación por compresión no debe permitirse (la parte posterior no debe estar comprimida de manera desigual hacia arriba y hacia abajo o hacia la izquierda y la derecha), de otra manera, el gato se apoya en el suelo en la parte posterior de la pendiente, causando desviación de jacking. Con el fin de garantizar la calidad del jacking y la seguridad de la construcción, se debe calcular la fuerza y rigidez de la espalda.
Como estructura de soporte del gato, la espalda debe tener suficiente resistencia y rigidez, y la deformación por compresión debe ser uniforme. Durante el proceso de elevación de tuberías, la contrapresión es mucho mayor que la capacidad de carga permitida de la pared del suelo. Generalmente, la capacidad portante del suelo arcilloso y limoso puede calcularse como la capacidad portante ≯150kPa. Por el bien de la seguridad, tomar σ=150kPa, y calcule el área de fuerza de la espalda en función de la fuerza total de jacking requerida para jacking, de modo que la fuerza por unidad de suelo de la pared del suelo sea menor que la capacidad de carga permitida del suelo:
S=Q′σ≈14m2
En la fórmula: S es el área de soporte de presión requerida para la espalda, m2; Q-la fuerza total de elevación, kN; σ: la capacidad de carga permitida de la pared del suelo, kN/m2.
En este proyecto, se utilizan grandes vigas de acero y placas de acero para fortalecer la parte posterior, y las bolsas de arena o grava se llenan detrás de la sección de acero para aumentar la capacidad total de carga de la pared del suelo en la parte posterior para cumplir con los requisitos de fuerza superior.

3. Construcción de tuberías

El proceso básico de construcción de tuberías es: medir y establecer → hacer el pozo de trabajo previo a la tubería → establecer la plataforma → instalar → la pista de colocación → la selección de elevación, jacking iron, Bomba de aceite en su lugar → la medición de la elevación y la línea central → la instalación de tuberías de acero → la apertura de la tierra antes de la excavación de la tubería → la elevación → las nuevas pruebas, la línea central de la tubería delantera del puente → relleno del pozo de trabajo.

3.1 Disposición del pozo de trabajo

De acuerdo con el diseño de la tubería, pozos de inspección, topografía y distribución de edificios en superficie, Este proyecto se configurará 1 pozo de trabajo de elevación de tuberías y 1 pozo de recepción. Se determina que el pozo de trabajo es de 4m×4mx6m, 1Los pozos de trabajo de soldadura m*lm*1m se colocan a ambos lados del fondo del pozo, y se establece un pozo de recolección de agua en el pozo. La cimentación del pozo de trabajo utiliza lecho de pista de grava, el grosor del lecho de la vía es de ≥350 mm, Las trabas están instaladas, y las especificaciones de la traza son 150mm×200mm×2500mm, y el espaciado es de 500 mm para evitar el hundimiento del pozo de trabajo y causar la desviación de la posición de elevación.
La vía adopta un carril pesado de 38 kg / m, uno a la izquierda y otro a la derecha, la longitud del riel es de 6 m, y la altura del riel es de 134 mm. La parte inferior de la tubería de acero se establece a 40 mm de la parte superior de la tracaza, y el calibre es de 392 mm. Debido a la limitación del espacio de trabajo, la longitud de cada sección de tubería de acero es de 2,0 m.
La tubería de acero en este proyecto solo se utiliza para la protección de la seguridad de la construcción, por lo que no es necesario un tratamiento anticorrosivo especial.

3.2 Selección de dispositivos de jacking

El equipo de elevación incluye principalmente gatos, bombas de aceite de alta presión, hierros jacking, tuberías de herramientas y equipos de movimiento de tierras. Jack es el equipo principal para tunelización y jacking. De acuerdo con los cálculos teóricos de ingeniería y las condiciones reales, El conector utilizado para este proyecto es 300T (3000kN).
El tubo de la herramienta es el cabezal guía, también llamada cabeza de escudo. La cabeza guía es una sección de tubería de acero hecha de bobinas de acero, y el suelo se excava directamente y se transporta manualmente frente a la cabeza de guía.

3.3 Construcción de jacking

Después de instalar el equipo en el pozo de trabajo, la excavación y el jacking se pueden llevar a cabo después de comprobar que todas las piezas están en buenas condiciones.
Excavar frente a la tubería es la clave para garantizar la calidad del elevado y la seguridad del edificio sobre el suelo. La dirección y la forma de la excavación frente a la tubería afectan directamente la precisión de la posición de la tubería de elevación., Porque la tubería sigue el proceso de jacking ya excavado. El muro de tierra avanza. por lo tanto, La excavación excesiva alrededor de la tubería debe controlarse estrictamente. Para suelos densos, es mejor dejar un hueco mayor que 1.5 cm por encima del extremo de la tubería para reducir la resistencia de la elevación; No se permite la sobre-excavación dentro del rango de ángulo central de 135 ° en la parte inferior del extremo de la tubería para mantener la tubería La pared es plana con la pared del suelo, y también es posible dejar una capa de suelo de 1 cm de espesor, que se corta durante el proceso de elevación de tuberías, para evitar que el extremo de la tubería se hunda. Cuando no se permite el jacking en la sección donde no se permite el suelo en la parte superior de la tubería jacking, la tubería no debe ser sobreexcavada.
La profundidad de excavación frente a la tubería es generalmente igual a la longitud del gato y la púa., si la calidad del suelo es mejor, se puede avanzar en 0,5 m. El avance excesivo dificulta el control de la forma de excavación de la pared del suelo., que es probable que cause una desviación de la posición de la tubería y el colapso del suelo por encima de ella. Dado que el estrato de este proyecto es rico en contenido de agua, es fácil hacer que la tierra colapse, por lo que el jacking se realiza cada 50cm de excavación para garantizar la seguridad de la construcción.
El suelo excavado frente a la tubería se transporta fuera de la tubería a tiempo con un carro tractor, y se entrega a la plataforma mediante un polipasto eléctrico en la plataforma de trabajo, y luego transportado fuera del lugar de trabajo.

3.4 Ajuste de error de elevación de tubería de acero

Un punto de nivelación y una línea de dirección preestablecida se establecen en el pozo de trabajo, y se utiliza un nivel láser para medir directamente la elevación y la dirección de la parte inferior del tubo frontal. Medir una vez cada 50cm en el jacking. Si se encuentra una desviación durante el jacking, Utilice un conector de corrección para corregirlo y restablecerlo. En el proceso de jacking, La primera sección de la tubería que se encuentra delante de la tubería de elevación se utiliza como tubería de herramienta y no está soldada con las tuberías siguientes, lo que es beneficioso para ajustar el error de elevación de la tubería de acero durante el proceso de elevación.

4. Conclusión

Durante la construcción de este proyecto, se adoptó la tecnología de construcción de tuberías sin zanja debido a la gran profundidad enterrada del proyecto, estructura compleja del estrato, y el oleoducto que cruza la línea principal de transporte. Durante la construcción, el tráfico rodado y las operaciones comerciales no se vieron afectados, y el impacto en los edificios del suelo fue muy pequeño, y se recibieron buenas prestaciones económicas y sociales; en el proceso de colocación de tuberías protectoras de acero, costó mucho corregir la trenza de tubos de acero. Hora, todo el período de construcción excedió el estimado 30 días laborables por 2 Días, básicamente logrando el efecto esperado. En todo el proceso de tendido de tuberías, El teodolito y el medidor de nivel se utilizan para el control de precisión, y la trayectoria de tendido de la tubería coincide básicamente con la trayectoria de diseño. Finalmente, en el pozo de trabajo receptor, la desviación entre el tendido de la tubería y el diseño es de ≯10cm, que cumpla plenamente con los requisitos del proyecto.
En el proceso de jacking, La velocidad de jacking debe ser uniforme. Además, La velocidad de jacking no debe ser demasiado rápida. Al mismo tiempo, Preste atención a si la tubería de elevación está desviada antes de la elevación. Si hay una desviación, debe corregirse a tiempo; cuando alguien está trabajando frente al jacking, se debe prestar atención a la ventilación para garantizar la seguridad.

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