1.氣動(dòng)夯管錘鋪管施工設(shè)備和配套機(jī)具

氣動(dòng)夯管錘鋪管施工主要設(shè)備除氣動(dòng)夯管錘外，還需配置一些其他設(shè)備和機(jī)具。

(1)主機(jī)。主機(jī)指氣動(dòng)夯管錘鋪管系統(tǒng)中的錘體部分，是由它產(chǎn)生強(qiáng)大沖擊力將鋼管夯入地層中。

(2)動(dòng)力系統(tǒng)。氣動(dòng)夯管錘以壓縮空氣為主，同時(shí)壓縮空氣又是排除土芯的動(dòng)力。氣源主要是空氣壓縮機(jī)，驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)夯管錘的空壓機(jī)，壓力為0.5?0.7MPa，排氣量根據(jù)不同的型號(hào)夯管錘的耗氣量而定。

(3)注油與管路系統(tǒng)。注油器用于向壓縮空氣中注油，潤(rùn)滑夯管錘中的運(yùn)動(dòng)零件，注油器設(shè)計(jì)成注油量可調(diào)，其調(diào)節(jié)范圍一般為0.005?0.052L/min。夯管錘通過(guò)管路系統(tǒng)與氣源連接，而注油器位于管路的中間，利用壓縮空氣將潤(rùn)滑油連續(xù)不斷地帶入夯管錘中。

(4)連接固定系統(tǒng)。連接固定系統(tǒng)由夯管頭、出土器、調(diào)節(jié)錐套和張緊器組成。夯管頭用于防止鋼管端部因承受巨大的沖擊力擴(kuò)張而損害。出土器用于排出在夯管過(guò)程中進(jìn)人鋼管內(nèi)又從鋼管的另一端擠出的土體。調(diào)節(jié)錐套用于調(diào)節(jié)鋼管直徑、出土器直徑和夯管錘直徑間的相配關(guān)系。夯管錘通過(guò)調(diào)節(jié)錐套、出土器和夯管頭與鋼管連接，并用張緊器將它們緊固在一起。因?yàn)檎{(diào)節(jié)錐套、出土器和夯管頭傳遞著巨大的沖擊力，設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)他們的強(qiáng)度和連接可靠性進(jìn)行綜合考慮。

(5)注漿系統(tǒng)。注漿系統(tǒng)主要由儲(chǔ)漿罐、注漿頭、注漿管、傳壓管和控制閥等部分組成，其特點(diǎn)在于用壓縮空氣做動(dòng)力，可持續(xù)地向地層的鋼管內(nèi)外兩側(cè)注漿，用以減少夯入地層阻力。

(6)清土系統(tǒng)。清土系統(tǒng)包括封蓋和清土球，封蓋用于防止鋼管內(nèi)的壓縮空氣從管端泄漏，清土球在鋼管內(nèi)相當(dāng)于一個(gè)活塞，在空氣或水壓力作用下在鋼管內(nèi)不斷前進(jìn)，從而將管內(nèi)的土體從鋼管另一端推出。

(7)輔助工具。指專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的在夯管過(guò)程中用于支撐夯管錘和保證夯管目標(biāo)準(zhǔn)確度的鋼支架等。

2.氣動(dòng)夯管錘鋪管的特點(diǎn)

氣動(dòng)夯管錘鋪管時(shí)由于夯管錘對(duì)鋼管是動(dòng)態(tài)夯進(jìn)，產(chǎn)生強(qiáng)力的沖擊和振動(dòng)，絕大部分泥土隨著鋼管進(jìn)入土層而不斷進(jìn)人管道，這樣大大減小了夯管的管端阻力，且減小對(duì)穿越處地面的隆起破壞。同時(shí)，振動(dòng)作用也有利于使鋼管周?chē)耐翆赢a(chǎn)生一定程度的液化，并與地層間產(chǎn)生一定的空隙，減少了鋼管與地層間的摩擦阻力。由于動(dòng)態(tài)夯進(jìn)可以擊碎障礙物，所以在含卵礫石地層或回填地層中鋪管時(shí)，比管徑大的礫石或石塊可被擊碎后一部分進(jìn)入管內(nèi)而穿過(guò)障礙物，而不是試圖將整個(gè)障礙物排開(kāi)或推進(jìn)?；诖?，氣動(dòng)夯管錘具有以下特點(diǎn)：

(1)地層適用范圍廣。夯管錘鋪管幾乎適應(yīng)除巖層以外的所有地層。

(2)鋪管精度較高。氣動(dòng)夯管錘鋪管屬不可控向鋪管，但由于其以沖擊方式將管道夯入地層，在管端無(wú)土楔形成，且在遇障礙物時(shí)，可將其擊碎穿越，所以具有較好的目標(biāo)準(zhǔn)確性。

(3)對(duì)地表的影響較小。窮管錘由于是將鋼管開(kāi)口夯1人地層，除了鋼管管壁部分需排擠土體之外，切削下來(lái)的土芯全部進(jìn)入管內(nèi)，因此即使鋼管鋪設(shè)深度很淺，地表也不會(huì)產(chǎn)生隆起或沉降現(xiàn)象。

(4)夯管錘鋪管適合較短長(zhǎng)度的管道鋪設(shè)，為保證鋪管精度，在實(shí)際施工中，可鋪管長(zhǎng)度按鋼管直徑(以mm為單位)除以10就得到夯進(jìn)長(zhǎng)度(以m為單位)。

(5)對(duì)鋪管材料的要求。夯管錘鋪管要求管道材料必須是鋼管，若要鋪設(shè)其他材料的管道，可鋪設(shè)鋼套管，再將工作管道穿入套管內(nèi)。

(6)投資和施工成本低。施工條件要求簡(jiǎn)單，施工進(jìn)度快，材料消耗少，施工成本較低。

(7)工作坑要求低。通常只需很小施工深度，無(wú)須進(jìn)行很復(fù)雜的深基坑支護(hù)作業(yè)。

(8)穿越河流時(shí)，無(wú)須在施工中清理管內(nèi)土體，無(wú)滲水現(xiàn)象，能確保施工人員安全。

(四)導(dǎo)向鉆進(jìn)法施工

1.導(dǎo)向鉆進(jìn)法施工的基本原理

大多數(shù)導(dǎo)向鉆進(jìn)采用沖洗液輔助破碎，鉆頭通常帶有一個(gè)斜面，因此當(dāng)鉆桿不停地回轉(zhuǎn)時(shí)則鉆出一個(gè)直孔，而當(dāng)鉆頭朝著某個(gè)方向給進(jìn)而不回轉(zhuǎn)時(shí)，鉆孔發(fā)生偏斜。導(dǎo)向鉆頭內(nèi)帶有一個(gè)探頭或發(fā)射器，探頭也可以固定在鉆頭后面。當(dāng)鉆孔向前推進(jìn)時(shí)，發(fā)射器發(fā)射出來(lái)的信號(hào)被地表接收器所接收和追蹤，因此可以監(jiān)視方向、深度和其他參數(shù)。

成孔方式有兩種：干式和濕式。干式鉆具由擠壓鉆頭、探頭室和沖擊錘組成，靠沖擊擠壓成孔，不排土。濕式鉆具由射流鉆頭和探頭室組成，以高壓水射流切割土層，有時(shí)以頂驅(qū)式?jīng)_擊動(dòng)力鉆頭來(lái)破碎大塊卵石和硬地層。兩種成孔方式均以斜面鉆頭來(lái)控制鉆孔方向。若同時(shí)給進(jìn)和回轉(zhuǎn)鉆桿，斜面失去方向性，實(shí)現(xiàn)保直鉆進(jìn);若只給進(jìn)而不回轉(zhuǎn)，作用于斜面的反力使鉆頭政變方向，實(shí)現(xiàn)造斜。鉆頭軌跡的監(jiān)視，一般由手持式地表探測(cè)器和孔底探頭來(lái)實(shí)規(guī)，地表探測(cè)器接收顯示位于鉆頭后面探頭發(fā)出的信號(hào)(深度、頂角、工具面向角等參數(shù))，供操作人員掌握孔內(nèi)情況，以便隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

2.鉆頭的選擇依據(jù)

(1)在淤泥質(zhì)黏土中施工，一般采用較大的鉆頭，以適應(yīng)變向的要求。

(2)在干燥軟黏土中施工，采用中等尺寸鉆頭一般效果最佳(土層干燥，可較快地實(shí)現(xiàn)方向控制)。

(3)在硬黏土中，較小的鉆頭效果比較理想，但在施工中要保證鉆頭至少要比探頭外筒的尺寸大12mm以上。

(4)在鈣質(zhì)土層中，鉆頭向前推進(jìn)十分困難，所以，較小直徑的鉆頭效果最佳。

(5)在粗粒砂層，中等尺寸的鉆頭使用效果最佳。在這類(lèi)地層中，一般采用耐磨性能好的硬質(zhì)合金鉆頭來(lái)克服鉆頭的嚴(yán)重磨損。另外，鉆機(jī)的錨固和沖洗液質(zhì)量是施工成敗的關(guān)鍵。

(6)對(duì)于砂質(zhì)淤泥，中等到大尺寸鉆頭效果較好。在較軟土層中，采用較大尺寸的鉆頭以加強(qiáng)其控制能力。

(7)對(duì)于致密砂層，小尺寸錐形鉆頭效果最好，但要確保鉆頭尺寸大于探頭筒的尺寸。在這種土層中，向前推進(jìn)較難，可較快地實(shí)現(xiàn)控向。另一方面，鉆機(jī)錨固是鉆孔成功的關(guān)鍵。

(8)在礫石層中施工，鑲焊小尺寸硬質(zhì)合金的鉆頭使用效果較佳。

(9)對(duì)于固結(jié)的巖層，使用孔內(nèi)動(dòng)力鉆具鉆進(jìn)效果最佳。

3.導(dǎo)向孔施工

導(dǎo)向孔施工步驟主要為：探頭裝人探頭盒內(nèi);導(dǎo)向鉆頭連接到鉆桿上;轉(zhuǎn)動(dòng)鉆桿，測(cè)試探頭發(fā)射是否正常;回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)2m左右;開(kāi)始按設(shè)計(jì)軌跡施工;導(dǎo)向孔完成。

導(dǎo)向孔施工多采用手提式地表導(dǎo)航儀來(lái)確定鉆頭所在的空間位置。導(dǎo)向儀器由探頭、地表接收器和同步顯示器組成。探頭放置在鉆頭附近的鉆具內(nèi)。接收器接收并顯示探測(cè)數(shù)據(jù)，同步顯示接收器探測(cè)的數(shù)據(jù)，供操作人員掌握孔內(nèi)情況，以便隨時(shí)調(diào)整。

鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)特別注意糾偏過(guò)度，這種情況一旦發(fā)生將給施工帶來(lái)不必要的麻煩，會(huì)大大影響施工的進(jìn)度和加大施工的工作量。為了避免這種情況的發(fā)生，鉆進(jìn)少量進(jìn)尺后便進(jìn)行測(cè)量，檢驗(yàn)調(diào)整鉆頭方向。

4.擴(kuò)孔施工

擴(kuò)孔是將導(dǎo)向孔孔徑擴(kuò)大至所鋪設(shè)的管徑以上，以減小鋪管時(shí)的阻力。當(dāng)先導(dǎo)孔鉆至靶區(qū)時(shí)就需用一個(gè)擴(kuò)孔器來(lái)擴(kuò)大鉆孔。一般的經(jīng)驗(yàn)是將鉆孔擴(kuò)大到成品管尺寸的1.2?1.5倍，擴(kuò)孔器的拉力或推力一般要求為每毫米孔徑175.1N。根據(jù)成品管和鉆機(jī)的規(guī)格，可采用多級(jí)擴(kuò)孔。

擴(kuò)孔時(shí)將擴(kuò)孔鉆頭連接在鉆桿后端，然后由鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)回拉擴(kuò)孔。隨著擴(kuò)孔的進(jìn)行，在擴(kuò)孔鉆頭后面的單動(dòng)器上不斷加接鉆桿，直到擴(kuò)至與鉆機(jī)同一側(cè)的工作場(chǎng)地，即完成了這級(jí)孔眼的擴(kuò)孔，如此反復(fù)，通過(guò)采用不同直徑的擴(kuò)孔鉆頭擴(kuò)孔，直至達(dá)到設(shè)計(jì)的擴(kuò)孔孔徑為止。對(duì)于回拉力較大的鉆機(jī)，擴(kuò)孔時(shí)可以采用階梯形擴(kuò)孔鉆頭，一次完成擴(kuò)孔施工，甚至有時(shí)可以同時(shí)完成擴(kuò)孔和鋪管施工。

（責(zé)任編輯：zyc）

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