顶管技术在油气管道工程中的应用李国辉.教程分析.ppt

管道安装 完成的顶管隧道 竖井内设备拆除 管道安装 管道组焊 弯头安装 中继间 长距离曲线顶管 中继间 长距离曲线顶管 * 国内外顶管施工技术发展与应用现状 全球 测量控向技术 精确的测量控向系统：瑞士VMT公司、日本演算工坊公司、中国中铁上海力信公司的测量控向系统。 2000—至今 印度、法国、德国、日本及中国黄河等千米顶管工程 日本、德国的曲线顶管（依托于先进的控向系统和对顶推力的控制系统） 泥水平衡技术 精确的泥水/土压平衡技术：德国混合式气压平衡技术、日本基于泵量调节的压力平衡技术。 刀盘 针对复杂地层的刀盘设计 二次破碎 德日锥形破碎技术； 我国扬州广鑫：多边偏心二次破碎技术。 减阻材料 日本高效注浆减摩材料：黄河顶管用BIOS超强润滑材料，具有不溶解的高粘性和抗渗透性，保证泥浆套的完整 * 国内外顶管施工技术发展与应用现状 国外顶管技术发展较先进的国家主要有美国、德国、日本、英国等。 应用这些国家的顶管机及施工技术，已经在中国、中国香港、印度、法 国、阿联酋、德国等完成了大量的长距离岩石顶管工程和滩海顶管工程。 图 2002年西气东输黄河顶管工程 Φ1800钢管 1175m, 1166m, 1259m (3段) * 国内外顶管施工技术发展与应用现状 德国陆—海顶管工程 顶进直径为3m天然气混凝土套管，长度2535米 地质：砂层、粘土、硬土等 一、顶管机设备 二、顶管在油气管道工程中的应用设计 三、顶管施工 四、顶管案例 * 西二线江河岩石顶管穿越工程 西二线共有37处河流穿越采用顶管隧道方案，其中干线6处（5处岩 石顶管），支干线31处（6处岩石顶管），隧道内径均为Ф2200mm。 河流 名称 顶管长度 （m） 竖井深度 （m） 地质简况 施工单位 锦江 546 23.0 21.3 含砾砂岩，强、中风化 中铁十六局 遂川江 333 17.0 18.4 含砾砂岩，强、中风化 中铁十六局 滠水 483 25.07 23.88 片麻岩，中等风化~微 风化 中交二航局 同江 324 15.63 15.0 圆砾、灰岩 浙江鸿翔 修水 516 27.14 27.05 板岩，石英岩，中等风 化，微风化 天津华水公司 * 西气东输黄河顶管施工 土质情况：粘土层、中砂层、砾石层 地下水压：0.23MPa. 管 材： Φ1800钢管 顶进距离：1175m,1166m,1259m(3段) 施工单位：中铁十六局 DH-1500顶管机 * 西气东输黄河顶管施工 成功原因分析： （1）软土地层、地质相对简单，顶管机选型正确。 选用两台日本RASA公司生产的DH-1500砾石型泥水平衡顶管机和一台 DT-1500泥水平衡顶管机。 在实际施工中，根据3个区间的地质情况，分别采用了3种形式的刀盘， 顶进都非常顺利，证明这3种刀盘设计对各区间的地质情况都是适应的。 （2）采用BIOS超强润滑材料润滑。 这种材料由一种高分子吸水材料制成，吸水量极大。吸水后会膨胀数百 倍，在管子周围产生类似于轴承的效果，大大降低顶进阻力。 （3）科学组织和细致的工程管理等。 * 新加坡市政岩石顶管施工 顶 管 机：泥水平衡顶管机 土质情况：岩石 管 材：Φ2200水泥管 顶进距离：约300米 施工中出现的问题和原因分析： （1）顶进100米，遇断裂带，水泥管被 脱落的岩石卡裂，凿除更换后继续顶进。 （2）顶进200米，顶管机边刀磨损严重， 无法顶进，挖出。工程宣告失败。 图 新加坡市政岩石顶管工程示意图 * 国内外顶管设备与施工技术差距分析 刀盘形式 国外刀盘形式多样，地质针对性强，刀具、开口率布置合理 刀具 岩石顶管，国产30米即需换刀；国外70-120米才换刀。 设备 轴承 海瑞克采用专用轴承和复杂的机械密封和轴承润滑系统，能够在硬岩掘进时支撑刀具，给刀具足够的切削力。 导向测量 国产简单激光控向；国外UNS激光导向加GNS-P陀螺仪拓展，实现长距离精确控向。 工作面平衡 国内：无泥水平衡功能；国外：“泥水+气垫”混合式平衡技术 设备价格 基本价格 国产岩石顶管机机头300多万，日本800多万，海瑞克2000多万。 国产刀1万/把，日产刀7万/把；国外激光导向160万/套。 施工技术 注浆减摩 国内注浆材料和泵均不能实现完整泥浆套；国外自动注浆，全程控制，顶推力一般300吨，而我国高达1000吨以上。 * 国内外顶管设备与施工技术差距分析 图 自动注浆孔和注浆减摩效果图 图 “泥水+气垫”混合式平衡技术及效果曲线 * 顶管成败关键因素分析 为保证顶管工程的成功，要认真、负责