非開挖市政道路施工鉆孔工藝過程中泥屑氣力輸送技術(shù)的研究

韓軍 何麗新

【摘要】 在市政道路管線施工過程當中，為不破壞原有路面及建筑物，多采用非開挖市政道路施工方法。所謂的非開挖市政道路施工，它是指一種環(huán)境友好的地下管線施工技術(shù)，利用巖土鉆掘的技術(shù)手段，在地表不開挖溝（槽）的條件下（個別作業(yè)坑除外），對地下管線進行定向鉆孔的一種成套施工技術(shù)。本文主要針對非開挖市政道路施工鉆孔工藝過程中泥屑氣力輸送技術(shù)進行分析探討，以供相關(guān)施工單位參考。

【關(guān)鍵詞】 鉆孔工藝；氣力輸送技術(shù)；非開挖市政道路施工

隨著城市建設(shè)在近些年取得長足的進步，市政道路施工越來越受到社會的重視。作為市政道路施工的一項重點內(nèi)容之一，地下管線的重要性不言而喻。為不破壞原有路面及建筑物，非開挖市政道路施工在城市多個場合都發(fā)揮了重要作用，且隨著非開挖市政道路施工技術(shù)的不斷成熟，其必將成為日后市政道路施工的主要發(fā)展趨勢。本文主要針對非開挖市政道路施工鉆孔工藝過程中泥屑氣力輸送技術(shù)進行分析探討，以供相關(guān)施工單位參考。

1.鉆孔泥屑氣力輸送技術(shù)的分析

1.1氣力輸送的相關(guān)概述

在施工中常說的氣力輸送，它是一種在管道中利用氣流輸送散裝物料的方法，通過利用一定的壓力和一定速度的氣流，以實現(xiàn)散裝物傳送的裝置。從流體力學的角度上來分析，氣力傳送屬于氣固兩相流，因為在實際施工中涉及到的空氣和泥屑作為混合介質(zhì)。實際上，氣力輸送技術(shù)在各個行業(yè)當中都具有非常廣泛的應(yīng)用，氣力輸送的優(yōu)勢和缺點可以概括為以下幾個方面。

在氣力輸送的優(yōu)勢上，主要包括：①具有較為理想的輸送效率；②整個輸送過程處在完全密閉的狀態(tài)之下，受環(huán)境因素和條件因素的影響較小，被輸送物不易被吸濕，污染，損壞，輸送質(zhì)量可以得到一定的保證；③在整個輸送的過程當中，可以做一些分級，粉碎，混合等工藝過程，可在一定的條件下進行一些化學反應(yīng)；④施工簡單，占地面積小，方便選擇輸送管線；⑤方便實現(xiàn)自動化控制與集中管理。

1.2氣力輸送的裝置和類型特點

吸送式氣力輸送、壓送式氣力輸送和混合氣力輸送是氣力輸送裝置常見的三種類型。①吸送式氣力輸送裝置，也叫真空輸送裝置，它是指將物料和大氣一起吸入到管道內(nèi)，氣流低于大氣壓，通過這種方式實現(xiàn)氣力的輸送。②壓送式氣力輸送裝置則與吸送式氣力輸送裝置相反，壓縮空氣要高于大氣壓力，借此來實現(xiàn)物料的推動和傳送。③混合氣力輸送裝置是將吸送式氣力輸送裝置和壓送式氣力輸送裝置相結(jié)合，兼具兩種裝置的特點，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相關(guān)構(gòu)造相對復(fù)雜，且易受到工作條件的影響，設(shè)備磨損存在一定的問題。

1.3氣力輸送狀態(tài)的幾種類型

通過對氣力輸送的狀態(tài)進行分析能夠看出，在氣固流動時，物料的狀態(tài)同風速之間有著直接的關(guān)系：當風速較高時，物料呈懸浮的形態(tài)，同時均勻的被氣流輸送；小幅度的降低風速時物料開始聚攏，呈集團脈動態(tài)輸送；再降低風速，物料就會聚攏在截面產(chǎn)生料栓，料栓在空氣的推動之下進行輸送；再次降低風速，料栓就會變的穩(wěn)定，在空氣的推動之下進行輸送。所以能夠把氣力輸送系統(tǒng)分為下面三種：

①栓流氣力輸送：栓流氣力輸送是氣力輸送方法中較為突出的輸送方法，是把料栓人為的分割開，以靜壓推動料栓進行前進，以此增強料栓的速度，較少輸送的壓力。

②密相氣力輸送：在經(jīng)濟速度線的左邊和沉降速度線的后邊之間，物料不再均勻，但是較為密集，所以仍然是通過氣流來傳送能量。

③集裝容器式氣力輸送：集裝容器式氣力輸送依照裝料器分為兩種，分別為有輪的容器和無輪的傳輸筒，這種方法同栓料氣力輸送較為相似，都是通過空氣的壓力推動傳輸筒在管道中輸送。

2.氣力輸送系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計

2.1鉆孔工藝過程中泥屑特點及氣力輸送的相關(guān)要求

結(jié)合以往市政道路施工的經(jīng)驗來看，非開挖市政道路施工鉆孔工藝過程中的泥屑受施工地點的影響，穿越地層大多以粘土、粉土、沙土、以及淤泥和砂層等軟弱地層為主，所以在這一過程中的泥屑氣力輸送中，為保證系統(tǒng)的高效運行，且能可靠地保證泥屑可被運輸，要求被輸送的鉆孔泥屑盡可能薄、碎。在進行鉆孔施工時，鉆孔的泥屑應(yīng)盡量保證呈現(xiàn)松散的狀態(tài)，這樣的目的是為保證在氣力輸送過程當中泥屑塞和氣體塞的形成，方便施工。但在實際的施工過程中我們發(fā)現(xiàn)，泥土在鉆削之后粘性較大，難以形成理想的泥屑狀態(tài)，故考慮壓送罐內(nèi)放置粉碎裝置的方式來滿足氣力輸送的要求。

2.2氣力輸送系統(tǒng)的相關(guān)關(guān)鍵部件

在實際的施工過程當中，涉及到的施工關(guān)鍵技術(shù)主要包括在氣力輸送的過程當中，主、輔噴吹壓力，輸送氣體流量等技術(shù)問題即其數(shù)學模型的構(gòu)建，另一方面，在氣力輸送過程當中的系統(tǒng)關(guān)鍵部件如壓力輸送罐、拉伐爾管及氣力控制系統(tǒng)的的結(jié)構(gòu)設(shè)計，也是保證該項技術(shù)能否順利實現(xiàn)的關(guān)鍵。在氣力輸送系統(tǒng)的關(guān)鍵部件當中，主要涉及到的內(nèi)容就是壓送罐、拉伐爾噴吹管、貯氣罐、輸泥管和單向噴吹閥等。此外在系統(tǒng)控制的關(guān)鍵部件當中，氣動回路設(shè)計與電氣系統(tǒng)設(shè)計，是系統(tǒng)控制的兩大關(guān)鍵部件，是非開挖市政道路施工鉆孔工藝過程中泥屑氣力輸送技術(shù)實現(xiàn)的關(guān)鍵。

總 結(jié)

綜上所述，非開挖市政道路施工鉆孔工藝過程中泥屑運輸?shù)膯栴}，可以通過氣力運輸技術(shù)的分析與設(shè)計得以有效解決，為市政道路管線施工提供必要的保證。當前非開挖市政道路施工的相關(guān)問題是行業(yè)的研究熱點，這主要與當前市政道路施工的發(fā)展特點緊密相關(guān)，本文主要對非開挖市政道路施工鉆孔工藝過程中泥屑氣力輸送技術(shù)的相關(guān)問題進行分析，著重對氣力輸送的相關(guān)理論進行分析，以供相關(guān)市政施工單位參考。相信隨著氣力運輸技術(shù)研究的不斷深入，市政道路施工的發(fā)展將會取得更大的進步。

參考文獻：

[1]陳慧萍.非開挖市政道路施工鉆孔工藝過程中泥屑氣力輸送技術(shù)的研究[D].蘇州大學，2006.

[2]張健.非開挖市政道路施工鉆孔泥屑氣力輸送方法的研究[D].蘇州大學，2008.

[3]李小平，劉海蘭，賴華清等.非開挖市政道路施工鉆孔組合型多級破巖鉆頭設(shè)計[J].機械設(shè)計與研究，2013，05：63-66.

[4]陳志強.一種非開挖市政道路施工微型鉆孔機器人控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].蘇州大學，2008.