岩层中球墨铸铁顶管的力学性能分析与设计改进

李 楚虎, 殷 少飞, 张 新
湖北省水利水电规划勘测设计院有限公司

摘要


为破解供、排水、引调水等工程岩层顶管施工中存在的管体强度不足、接口易失效、顶进阻力偏大等突出问题，以550MPa级高强度球墨铸铁顶管为研究对象，融合理论分析、数值模拟及工程实践，系统探究其在岩层环境中的力学性能及设计优化路径。通过分析材料成分、铸造工艺对管材抗拉强度、冲击韧性的影响规律，明确岩层顶管核心力学指标的控制范围；运用ANSYS静力学模拟技术，对注浆孔、顶推法兰及加强筋结构进行优化设计，结合分级顶进与同步注浆工艺的适配调整，形成“材料-结构-工艺”一体化改进方案。工程应用实践表明，改进后的顶管在单轴抗压强度30-50MPa的岩层中，管体最大变形量≤2mm，接口渗漏率为零，施工效率提升40%，全生命周期成本降低25%以上，可为供、排水、引调水及输配管网等岩层穿越工程提供可靠技术支撑。

关键词


岩层顶管；球墨铸铁；力学性能；结构优化；供排水工程

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参考


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