顶管破管一体化地下管道施工仿真模拟

5 4 江苏建筑 2 0 1 3年第 6期 ( 总第 1 5 9期) 顶管破管一体化地下管道施工仿真模拟 吉成 ， 张楠 ， 徐 志 洪 ( 南京 理工大 学 ， 江 苏南 京2 1 0 0 1 4 ) f 摘 要1 文章的工程背景为天津 自 来水管道的更换工程， 该项 目 采用静压破管法施工， 采用球墨铸铁顶管直接安装顶推 头 实现顶推破管一体化 的新型施工工艺。文章通过 A N S Y S有限元仿真模拟软件来模 拟地 下静压破 管的施工过程 ， 对该过 程 中锥头及管道 的应力 、 变形状 况进行分析 计算 出施 工过程 中管子端部的受力以及锥头所需的推 力 ， 并设计合适的锥头外 形 从 而 为 实 际施 工 工 艺 的 选取 和 顶 推 头 的设 计 提 供 理 论 依 据 。 关 键词1 静压破管； 仿真模拟； 推力； 锥头 【 中图分类号】 T U8 l 【 文献标识码】 A 【 文章编 - 1 1 0 o 5 6 2 7 0 2 0 1 3 ) 0 6 0 0 5 4 一 O 3 The Nu me r i c a l S i mu l a t i o n o f Und e r g r o u nd Pi p e wi t h t h e I n t e g r a t i o n b e t we e n t he J a c k i n g P i p e a n d Br o k e n Pip e J I Ch e n g Z HANG Na n XU Z h i h o n g ( N a n j i n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， N a n j i n g J i a n g s u 2 1 0 0 1 4 C h i n a ) A b s t r a c t ： T h e p r o j e c t b a c k g r o u n d o f t h i s p a p e r i s t h e r e p l a c e me n t o f T i a n j i n w a t e r p i p e l i n e e n g i n e e r i n g T h e p r o j e c t u s e d t h e s t a t i c p i p e b u r s t i n g m e t h o d T h i s p a p e r fi n i s h e d t h e n u m e r i c a l s i m u l a t i o n o f u n d e r g r o u n d p i p e w i t h t h e i n t e g r a t i o n b e t w e e n t h e j a c k i n g p i p e a n d b r o k e n p i p e b y u s i n g A N S Y S fi n i t e e l e m e n t s o f t w a r e T h e p a p e r a n a l y s e s t h e s t r e s s ，s t r a i n s t a t u s o f s t a t i c b u r s t i n g h e a d a n d p i p e i n t h e p r o c e s s I n o r d e r t o g u i d e t h e p r a c t i c e o f c o n s t r u c t i o n ，t h e ma i n wo r k o f t h i s p a p e r i s t o c a l c u l a t e t h e p i p e e n d e d f o r c e a n d t h e r e q u i r e d t h rus t o f s t a t i c b u r s t i n g h e a d a n d d e s i g n s u i t a b l e s h a p e o f s t a t i c b u r s t i n g h e a d Ke y wo r ds：s t a t i c pi pe b u r s t i ng ；n ume r i c a l s i mu l a t i o n ；t h r us t；b u r s t i n g h e a d 0 引言 随着城市功能的不断完 善 ， 城市品味要求 不断提高 城 市化 的进程逐步加快 ， 市 区内的电讯 、 热力 、 煤气 、 网通等管 网铺设空前增加 。 各类管网地下化改造需求不断高涨 ， 从而 造成 道路 的凿路开挖量 急骤上升 以至于 “ 战壕” 式沟槽开 挖 比比皆是 “ 拉链式” 马路的怪诞现象有增无减。 一 方面造 成 了交通阻塞 、 安全隐患 、 泥泞 和扬 尘等 极大 地破坏 了城 市形象 影 响了整体 的投资环境 ； 另一 方面造成市政设施 的 重复养护 。 浪费难 以估量 。 与传统开挖施工技术相 比，现代非开挖铺管技术具有 以下技术特征 和优势 ： ( 1 ) 在 闹市 区施 工时 ， 非开挖铺管技 术 占地 面积小 ， 不 阻碍地 面交通 不影响人们 的 日常生活 土方开挖与 回填量 大大减少 不因管道埋深增大而增加 土方量 并能有效消除 冬季、 雨季的影响。当工程需立体交叉作业时 ， 不会影响上 部工程施 工 ( 2 )现代非开挖铺管技术 已达到可控制铺 设方 向及埋 深的水平。铺 管长度越来越长 ， 可绕过地下 障碍 ， 施工精度 相当高 在闹市区、 古迹保护区 、 公路与铁路 、 河川与湖泊等 无法挖槽 埋管 地区 该技术更显示出其可靠 、 适应性强的优 势 为管线铺设开辟 了一条新路 ( 3 ) 挖槽 埋管会毁坏绿地 园林 ， 导致大气粉尘 增多 ， 造 成恶劣的环境 污染 。 非 开挖铺管对周边环境无污染 。 社会效 益相 当显著 从根本上改变了“ 拉链马路” 的现象 。 ( 4 ) 在可 比性相同的情况下 ， 非开挖铺管技术的综合施 工成本低于挖槽埋管 管径越大 、 埋深越大时经济效益越 明 显 。还能节约一大笔征地拆迁费用 缩短 管线 ， 有很大的经 济效益 1 破管法 非开挖破管法是指通过在管道端 口的挤压使原 管道 破 裂 ， 从而将现有管道安置在原管道 的位置 。 在非开挖修复中 ( 除露天 ) 破管法可取代与现有管道更换或铺设 直径 相等或 较大的管道来维持或增加运输能力的唯一方法 相 比较 其