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新兴铸管球墨铸铁顶管开发与应用新兴铸管股份有限公司传统顶管工艺及其要求XTJ球墨铸铁顶管简介XTJ球墨铸铁顶管施工案例上海上水合作项目研讨传统顶管工艺及其要求顶管施工工艺顶管施工要求顶管施工工艺顶管施工是一种不开挖沟槽而敷设管道的工艺，它借助工作坑内顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的要求逐节顶入土中，并将土方运走，直至完成管道的铺设。主要有新管线的顶管施工与废旧管线的更新顶管施工。顶管施工工艺顶管施工工艺下图所示为新管线的顶管施工示意图，主要由顶管机、中继间以及新管线与包括后背墙在内的顶进系统组成；废旧管线的更新顶管施工，即在原废旧管线的旧址，首先将废旧管线破碎，并根据更新管线的口径进行扩孔，再将更新管线顶进。本文将对球铁顶管的破管顶管施工进行介绍。应用领域穿越公（铁）路；穿越城市重要道路；穿越河流等；穿越建筑物等。顶管施工工艺的优点穿越河流时既不影响正常通航，也不需要修建围堰或进行水下作业；穿越铁道时也不影响铁路交通通行；消除了冬季和雨季对开槽施工的影响；不会因管道埋设深度增加而增加开挖土方量；管道不必设置基础和管座；可减少对管道沿线的环境污染等等。顶管施工工艺顶管施工对管材的要求需要较大的刚度和机械强度；高强度管材可以保证施工时的一次顶进距离更长，减少中继间的使用，从而降低施工费用，减少施工风险等。可靠的外防腐涂层、防腐性能优异；顶管管线一般铺设在城市建筑密集区及穿越道路、河流等不能开槽施工的地方，管线埋深一般大于5~10米，若管材因腐蚀而泄露，一是难以维修，二是泄露水流会冲刷地基，造成地面建筑物、道路等沉降，形成安全隐患。柔性接口，密封安全可靠。柔性接口具有一定的轴向伸缩和径向偏转能力，能适应一定的地基沉降；而刚性接口会随着地基沉降而弯曲、变形，容易造成管道损坏。顶管施工要求XTJ球墨铸铁顶管简介XTJ顶管开发过程XTJ顶管结构XTJ顶管特点XTJ顶管技术参数XTJ顶管破管顶管施工介绍XTJ顶管开发过程XTJ顶管设计程序CAD设计有限元分析修正设计型式实验产品定型XTJ顶管开发过程CAD设计：多方案并举，择优选用XTJ顶管开发过程有限元分析：简化模型，控制网格XTJ顶管开发过程有限元分析：模拟真实边界，施加准确载荷（均布载荷与偏置载荷）XTJ顶管开发过程修正设计：处理并审查分析结果，遂进行修正设计，结构优化，直到符合综合指标要求XTJ顶管开发过程型式试验：制作样管，并按照相关标准进行严格、恶劣的物理型式试验产品定型：满足上述型式试验后，准备批量生产XTJ顶管开发过程通过这样一个严格、规范、协同的设计流程，在保证安全性的前提下修正设计、优化结构，并完成其他与批量生产有关的准备工作后，最终满足综合指标的要求情况下，完成球铁顶管的开发。CAD设计有限元分析修正设计型式实验产品定型XTJ顶管开发过程球墨铸铁顶管产品结构混凝土顶推法兰密封胶圈钢丝网XTJ顶管结构产品特点超强的外防腐能力，确保管材百年安全寿命：球墨铸铁基材，保证了超过钢管顶管的耐腐蚀性每平方米130克金属锌防护，使寿命进一步提高6~10厘米混凝土外壳，使寿命更高钢筋混凝土表层涂刷高性能环氧涂层，使混凝土外壳得到进一步保护XTJ顶管特点灵活的内防腐涂层选择，适应不同水质：普通硅酸盐水泥砂浆内衬铝酸盐水泥砂浆内衬水泥砂浆+环氧密封层内衬聚氨酯内衬XTJ顶管特点优异的抗外压能力：球墨铸铁基材6~10厘米钢筋混凝土外壳较高的环向刚度使得其比钢管等其他管材顶管更能抵抗外压。大顶推力设计：DN1200K9级壁厚XTJ顶管可承受7240KN顶推力通过增加管壁厚可设计更大顶推力性能指标球墨铸铁管普通碳钢抗拉强度（Mpa）≥420≥400延伸率（%）DN100～1000≥10DN1100～2600≥7≥18弹性模量（N/mm2）约16×104约16×104硬度（HB）≤230约140XTJ顶管特点柔性接口设计：T型柔性接口设计，最大偏转角可达3.5°~1.5°大球头单橡胶圈、软硬2种橡胶设计，确保接口密封性与安全性，提高了管线设计压力，克服了一般混凝土顶管的不足之处。规格DN250-300DN350-600DN700-2000最大偏转角3.5°2.5°1.5°XTJ顶管特点外壁减阻设计：外壁喷涂高性能环氧树脂，减小顶进阻力泥浆孔设计：可使用泥水平衡工艺承插式接口设计：安装速度比其他管材顶管更快、更简便对施工人员技术水平要求更低XTJ顶管特点1——钢筋混凝土保护层；2——法兰；3——球墨铸铁管顶管产品技术参数XTJ顶管技术参数技术参数表——K9级壁厚XTJ顶管允许最大顶力DN允许顶力/KNDN允许顶力/KN25092090041403001240100050803501270110061104001350120072404501560140090205001910150011350600272016001236070027201800123608003300200016970XTJ顶管技术参数XTJ顶管破管顶管施工介绍XTJ顶管破管顶管施工介绍目前许多城市的地下输水管线已经老化，为了防止在输水过程中的水污染，必须更换新的输水管道。但是由于城市的地下空间已经非常拥挤，因此这些管道只能在老管道路径上铺设。而将老管道取出也需要开挖，严重影响到城市的环境。针对这个问题，本项目提出了“顶破一体化”的新型施工方法，利用球墨铸铁管道管壁较厚，具有较高的轴向承载能力的特点，在顶管的前端装上了特质的破管锥头，将新管道的顶入铺设和老管道的破碎同时进行。这种施工方法的关键问题之一就是要合理设计破管锥头的尺寸，针对需要破管的对象，计算破管所需要的顶推力。顶破一体化施工示意图XTJ顶管破管顶管施工介绍破管锥头建有限元分析XTJ顶管破管顶管施工介绍通过有限元计算，以典型规格的球墨铸铁管道的破管为例，模拟了“顶推一体化施工”中破管时待破管道中应力分布及破管效果，计算了破管所需要的顶推力。并根据分析对锥头进行了优化设计，选择合适的锥角，使得对土体端部的贯阻较小，同时刀刃的破管效果较好。XTJ球墨铸铁顶管施工案例郑州五龙口顶管项目江苏宜兴顶管项目1、郑州顶管工程概况施工地点：河南省郑州市项目名称：郑州市五龙口污水处理厂中水管线工程和再生水利用三环管线工程管道规格：DN800、DN1000及DN1200管线长度：约9公里顶进工艺：敞开式和泥水平衡式郑州顶管案例敞开式人工挖掘施工情况试验段设计长度为204米，粉质粘土，施工中的最大顶推力约170吨；顶进速度达到18-22米/日；顶进完成后闭水打压一次合格。郑州顶管案例泥水平衡施工情况先后进行了230米和370米两个实验段顶进，分别采取了加/不加触变泥浆的方式，施工中的最大顶推力约160吨，顶进速度超过35米/日，顶进施工完成后闭水打压一次合格。郑州顶管案例管线对接郑州顶管案例2、宜兴顶管工程概况施工地点：江苏省宜兴市项目名称：宜兴市城市污水处理厂（沧浦泵站~污水厂段）工程管道规格：DN1200球铁污水顶管管线长度：约1.6公里顶进工艺：泥水平衡式顶管现场（可见灌浆孔、插口）宜兴顶管案例泥水平衡施工情况安装T型双承套筒、与机头连接宜兴顶管案例顶进过程根据地层分布状况，管底接触到的土层主要为淤泥质粉质粘土、粉质粘土、其承载力均能满足要求。宜兴顶管案例顶管成功顶出宜兴顶管案例总结新兴铸管股份有限公司的XTJ顶管在郑州市五龙口污水处理厂中水管线工程中的成功应用，填补了球墨铸铁管在国内顶管施工上的空白。总体上来讲，XTJ顶管兼具钢管和混凝土管在顶管施工中的优点；在接口上，XTJ型球铁顶管采用的承插式T型柔性接口，具有安装速度快、密封性能好等特点；从管材的机械性能上来讲，XTJ顶管与普通碳钢管接近，若考虑其混凝土外壳，该管材可以承受更大的顶推力，同时由于其具有超强的防腐能力、抗外压能力和柔性接口设计，可以确保管线具有超长的安全使用寿命。因此，在顶管施工中，XTJ顶管可以完全替代钢管、钢筋混凝土管等传统管材。