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#技术推广#大直径顶管掘进隧洞稳定性预测技术-中南大学 2021-05-10

“大直径顶管掘进隧洞稳定性预测技术”是由中南大学王李昌、隆威团队历经数年的研究与实践所得,主要解决复杂地层长距离大直径顶管顶进中土体扰动严重、地层稳定性差、难以预测等问题;其中复杂地层是指粉砂、流沙、卵石、富水等地层,长距离是指单段顶距超过1000m,大直径是指内径大于3.5m或外径大于4m的管道。该技术先后在国内多个世界级大型顶管工程中成功应用,通过地质勘察资料、力学推演、数值分析及地球物理探测的有效结合,成功预测了顶管掘进中隧洞的稳定性,提出了相应的掘进工艺、护壁减阻和掌子面稳定技术,确保了隧洞和掌子面未出现坍塌事故,保障了顶管掘进的顺利与高效,实现了工程平均侧摩阻力f最低可达0.3KN/m²,超千米管道顶穿后平均侧摩阻力f可达0.8 KN/m²,处于国际领先水平。下面列举本技术成功应用的部分顶管工程。


1 昆明尾水外排(二期)顶管工程中最长顶段为1188m,管道外径4.7m,下穿草海,是当时世界上在建的最大直径最长距离顶管工程。



顶管顶进稳定性预测分析



顶管管道贯穿后管体沉降分析



顶管管道内景图


2 徐州骆马湖穿越水下采空区长距离顶管工程单顶段长1296m,为双直线顶管,内径φ2564mm,外径φ2620mm,主要穿越含砂姜黏土层、大型采空区、人工回填区,地层复杂。



顶管穿越采空区层精细化探测示意图




顶管穿越采空区异常平面图


3 上海白龙港南线输送干线大直径双曲线顶管工程,具有“长、大、深、多、难”特点,最长单段顶距950m,管道外径4.64米,最大埋深16m;有“S”曲线顶段,是当时在建最大直径的曲线顶管工程,誉为“世界第一顶”。


4 乌兰布和穿越沙漠深部顶管工程穿越乌兰布和沙漠带,全长1520m,管线埋深达约50m,顶管阻力大,地形呈波状起伏,地质条件复杂。


5 武汉长江、沙湖水环境提升项目顶管工程,管道外径4.14m,其中最长单段顶距1422.18m,为曲线顶管穿越沙湖底部,护壁减阻问题突出,施工技术难度极高。


本技术不仅在具体工程实践中得到了广泛且成功的应用,同时在理论研究方面也进行了较全面的提升,现已申请相关专利3项,发表学术论文10篇,撰写硕士学位论文4篇,培养硕士生4人,并荣获了中国地质学会非开挖技术专业委员会(CSTT)2019年度优秀技术奖。

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