DN3600长距离钢顶管专项控制技术研究V4四.doc

DN3600长距离钢顶管 专项控制技术研究 主持单位：上海水务建设工程有限公司 参加单位： 同济大学 二零一零年六月十一日目 录 1 概述 1 1.1 青草沙水源地原水工程严桥支线工程C9标顶管工程概述 1 1.1.1 工程简介 1 1.1.2 工程地质条件 2 1.1.3 水文地质条件 3 1.1.4 周边环境 3 1.2 课题研究背景及意义 5 1.3 国内外研究现状 6 1.4 主要研究内容 10 1.5 课题的创新点 10 2 大直径钢顶管姿态控制关键技术研究 12 2.1 顶管-土体系统的相互力学作用研究 12 2.1.1 顶管施工引起土体扰动机理分析 12 2.1.2 管周土体对顶管的力学作用分析 15 2.2 顶管姿态的影响因素分析 21 2.2.1 顶管轴线姿态的影响因素分析 21 2.2.2 顶管环向姿态的影响因素分析 22 2.3 顶管姿态控制的技术措施研究 23 2.3.1 顶管轴线姿态控制技术措施研究 23 2.3.2 顶管环向姿态控制技术措施研究 26 2.4 长距离顶管轴线测量控制技术研究 31 2.4.1 激光接收装置 31 2.4.2 综合测量方法 34 2.4.3 测量控制效果 36 2.5 长距离顶管姿态实时在线可视化系统 42 2.6 小结 46 3 大直径顶管休顶时的力学状态和止退技术研究 48 3.1 顶管休顶时的正面土压力计算方法研究 48 3.2 顶管休顶时后退侧摩阻力的影响因素和计算方法研究 50 3.2.1 顶管休顶时后退侧摩阻力的影响因素分析 50 3.2.2 顶管休顶时的后退侧摩阻力的计算方法研究 51 3.3 严桥支线工程C9标休顶时的后退摩阻力分析 52 3.3.1 顶管周围未形成泥浆套时 52 3.3.2 顶管周围形成泥浆套以后 54 3.4 增大大直径顶管后退摩阻力的工程措施 54 3.5 大直径顶管顶进初期休顶时的止退装置及设计计算方法研究 55 3.5.1 牛腿止退装置 55 3.5.2 止退销止退装置 56 3.6 小结 57 4 电机变频调速驱动技术在大直径长距离顶管中应用研究 59 4.1 电机变频调速驱动技术在顶管机中的开发和应用 59 4.1.1 电机变频调速驱动技术基本原理和应用 59 4.1.2 电机变频调速驱动系统组成与操作流程分析 61 4.2 变频调速的地层适应性和控制地表沉降的规律性研究 63 4.2.1 顶管变频调速的地层适应性研究及其机理分析 63 4.2.2 顶管变频调速的实测地表沉降曲线和理论分析 65 4.3 电机变频调速驱动技术节能分析 69 4.4 小结 71 5 LED照明系统在长距离钢顶管中的应用研究 72 5.1 长距离顶管施工照明系统研究必要性分析 72 5.1.1 长距离顶管施工照明现状 72 5.1.2 LED绿色照明灯特点 73 5.1.3 长距离顶管施工采用LED照明系统优势分析 74 5.2 长距离顶管施工中的LED照明系统相关器件选型研究 75 5.2.1 光源选择 76 5.2.2 LED灯具选型 77 5.2.3 LED电源设备选型 78 5.3 长距离顶管施工中LED持续照明系统方案及优化分析方法研究 82 5.3.1 长距离顶管施工连续照明系统方案 82 5.3.2 LED光源设置方位的优化研究 83 5.3.3 LED光源排列间距的优化研究 84 5.3.4 LED照明系统节能及经济效益分析 85 5.4 长距离顶管施工中LED照明的安全性和环境舒适性分析 89 5.4.1 安全性分析研究 89 5.4.2 环境舒适性分析研究 89 5.5 小结 90 6 项目的经济、环境、社会效益 92 6.1 社会效益 92 6.2 经济效益 92 6.3 环境保护效益 93 7 结语 94 参考文献 96 概述 青草沙水源地原水工程严桥支线工程C9标顶管工程概述 工程简介 根据新一轮城市发展总体规划，到2020年上海将基本建设成为现代化国际大都市和国际经济、金融、贸易、航运中心之一。然而，由于地表水水质受污染严重，除长江口外，上海符合国家地表水水质I、II类标准的水资源几乎为零。为此，上海已被纳入全国36个水质型缺水城市之一。虽然上海一直致力于水质的提高改善和水源的开发工作，从80年代以来相继建设了黄浦江上游引水工程和长江陈行水库引水工程，但随着上海经济的快速发展，城市化面积的扩大，以及人民生活水平的日益提高，自来水需求量逐年增长。据预测，2020年上海市规划供水总规模将达到1428万m3/d，届时原水缺口约700万m3/d以上。上海现有城市供水水源的开发和利用水平已远远不能适应城市发展的长远要求，寻求最适宜的新水源已成为当务之急。 近20年，经过原型观测、模型试验等大量科学研究，总体评价认为，青草沙