地下夯管技术在自来水排管地下穿越施工中的运用(发表供水协会).docVIP

冲击式夯管技术在地下穿越施工中的运用 内容摘要： ·冲击式夯管工作原理就是利用压缩空气为动力源，使夯管机内的活塞作循环往复运动产生冲击功，推动管道进入土层，完成地下穿越。 ·冲击式夯管技术的适用范围包括：1、管道材质要求。2、基坑和推进长度。3、土质条件。 ·冲击式夯管施工比液压式顶管施工周期短，有着明显的社会效益。 ·冲击式夯管施工以其优良的性能，快捷的速度，低廉的成本，具有明显竞争优势。 关键词：冲击式夯管技术、地下穿越施工、应用。 一、前言 冲击式夯管技术开发于20世纪60年代。由波兰人发明了冲击式夯管机并取得了专利。后来，美国施拉姆（Schramm）公司获得了转让的专利使用权，于1967年生产了第一代冲击式微型夯管机。该机重约29kg，直径为φ150mm，长约1143mm，外型象一枚火箭。由于它可以适用于砂砾等不同土质，在沙土层中推进速度每分钟达1.2m，还能穿越152mm厚的钢筋混凝土墙。制造商给它取了个“灵巧而神奇的鼹鼠”称号。以后这种冲击式夯管机在英国、德国、日本传播开来，并进行了许多改进。我国是从1992年底开始研究冲击式夯管机，目前已经能够制造大小各种型号的冲击式夯管机，联合研制的DH620型冲击式夯管机重达5000kg，直径为640mm，长约4500mm，冲击功E=28000Nm。 二、工作原理 冲击式夯管机的工作原理如下，（如图所示）当活塞处于图中所示的位置，活塞的后端空腔在0.6Mpa至0.7Mpa的压缩空气作用下，迅速向前打击在冲击头上。同时控制阀切换了压缩空气通道，阻止了空气排放。此时，通气孔和通气槽相连通，使活塞的前端空腔和后端空腔同时充满同样压力的压缩空气。由于压缩空气作用在活塞两个端面的面积不同，前面大而后面小，因此活塞在气压差动原理作用下向后运动。当活塞后退到接近夯管机端盖时，控制阀又自动切换，隔断了前端空腔和后端空腔的连通，同时使通气槽、通气孔和派气孔相连通，活塞前端的压缩空气迅速排放到大气中，此时活塞前端的压缩空气压力降低又使活塞迅速向前打击在冲击头上。活塞始终处在如此循环往复的动作中。所以冲击式夯管施工就是利用压缩空气为动力源，使夯管机内的活塞作循环往复运动产生冲击功，推动管道进入土层。 三、施工方法 冲击式夯管机有三种施工方法，第一种是用直径比所排管道外径大10%左右的夯管机（外型象火箭）在土质比较好的土层中钻一个孔道，然后通过绳索把需要排的管道拖入钻好的孔道中；或者把需要排的管道推入钻好的孔道中。第二种是选一定直径和功率的冲击式夯管机安装在需敷设的管道后，一开机就把管道推入土中，这种施工原理与打桩的基本原理相似，不过是采用水平推入。这是最常用的一种施工方法。第三种是利用冲击式夯管机破碎旧的管道以后再在破碎后的原管道空间位置上敷设新的管道，它需将夯管机的头部改装成四棱锥体，具有较强的破碎能力。由于是在旧管道的管位中施工，锥体头端部可与牵引钢丝绳连在一起，而尾部则可与准备敷设的管道连在一起，同时破碎同时敷设前进。第一、第三种施工方法只能用于小口径管道。第二种施工方法是最常用的一种施工方法，适用于各种口径，下面主要介绍的是第二种施工方法。 四、夯管的施工顺序（如图所示） 1、在需要敷设的管道路径两端开一个工作坑和接收坑。在工作坑底部敷设混凝土基础和焊接坑。 2、在混凝土基础上安装两根导轨，用仪器测定导轨方向并固定导轨。 3、在导轨上安放一节钢管和冲击式夯管机。钢管的前端安装（焊接） 一个外径比管子略大，带有刃口的顶头。顶头的材料必须坚硬， 刃口较尖。如果遇到卵石也容易把它击碎。在钢管和冲击式夯管 机之间安放冲击环（垫铁）。通过钢丝索把钢管、冲击环、冲击式 夯管机连成一体。夯管机的能量是通过冲击环传递到钢管上而后 使管子前进。为了降低管道外壁摩阻力，增加推进长度，保护管 道外防护层，除了依靠外径比管道略大的顶头，使土层不直接压 在管体上，还对管道外壁涂上减摩剂。既保护了外防涂层，又增 加了冲击式夯管机效率。 4、接上输气管，输入压缩空气，开始夯管。当第一节钢管完全推入 后，再推第二节，两节钢管之间用焊接方式连接。 5、当第一节钢管进入接收坑，推进结束。 6、清除管内积土。清除管内积土有三种方法，（1）采用压气吹土，（2）采用高压水冲土，（3）采用人工清土。压气吹土就是在管道 的一端焊上一个端盖并接上气管，然后向管道内输入压缩空气， 只需几十秒钟，压缩空气就把管道内的积土整段整段地压出。高 压水冲土时，高压水把管道内的积土冲碎，碎土与水变成泥浆而 流出管外。压气吹土只限于含水量适中的粘土，而不适用于松散 的或透气性好的土壤。压气吹土和高压水冲土只适用φ800口径 以下的管道。人工清土适用于大口径管道，在推进过程中，清除 管道内的积土可以减少管道摩阻力。 五、适用范围 冲击式夯管机施