泵送出渣技術(shù)在超大管徑頂管工程中的應(yīng)用

1、    泵送出渣技術(shù)在超大管徑頂管工程中的應(yīng)用    張偉【摘要】 隨著城市市政建設(shè)的發(fā)展，機(jī)械頂管技術(shù)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)出渣工藝已不能滿(mǎn)足部分工程的需要，混凝土地泵在土壓平衡機(jī)械頂管中應(yīng)用屬于一種新型施工工藝，本文主要探討該工藝在超大管徑頂管工程出渣的應(yīng)用?！娟P(guān)鍵詞】 超大管徑 機(jī)械頂管 泵送泥漿 出渣工藝一、 工程概況本工程是將西安市南二環(huán)110kv高壓架空線(xiàn)纜落地，便于架空線(xiàn)纜日常維護(hù)、管理。鑒于機(jī)械頂管的施工工藝對(duì)交通影響小，環(huán)保文明施工程度高。根據(jù)高壓線(xiàn)纜的布設(shè)要求，在朱雀大街與南二環(huán)十字至雁塔變間采用電纜隧道d4000mm機(jī)械頂管施

2、工。二、 土壓平衡混凝土地泵泵送泥漿的頂管工藝研究鑒于西安市渣土禁運(yùn)期的有關(guān)規(guī)定，為保證施工工期、不顯著增加工程費(fèi)用的前提下，經(jīng)試驗(yàn)、分析，發(fā)揮土壓平衡頂管工程的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合該工程的特殊性，首次在西北濕陷性黃土地層中采用泵送、混凝土攪拌罐車(chē)出渣的方式。首先，采用泥漿泵送的方式，需要掌握泥漿的性能和作用，泥漿性能見(jiàn)表1：表1 泥漿的性能性能 定義 作用物理穩(wěn)定性 泥水經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的靜置，泥水中黏土顆粒式中保持浮游散懸狀態(tài) 用來(lái)鑒別泥水中顆粒的沉淀程度化學(xué)穩(wěn)定性 泥水中混入帶正離子的雜志水泥，泥水成膜功能減退的化學(xué)劣化現(xiàn)象 判斷泥膜生成的難易程度泥水相對(duì)密度 泥水的密度比 泥水相對(duì)密度大，流動(dòng)的摩擦阻

3、力流動(dòng)性變差，泥水泵送可能產(chǎn)生超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。相對(duì)密度大，地表的水土分離難度大。泥漿黏度 當(dāng)泥漿流動(dòng)時(shí)，泥漿中固體顆粒之間、固體顆粒與液體顆粒之間以及液體分子之間的內(nèi)摩擦的反映 能以流體的形式把土砂運(yùn)出泥漿的穩(wěn)定性 包括沉降穩(wěn)定性及絮凝穩(wěn)定性 泥漿中的固相是否容易下沉或沉降的快慢泥漿中的黏土顆粒是否容易粘結(jié)變大。其次，從該工程的地勘報(bào)告得知主要地層以濕陷性黃土為主。對(duì)該工程的地層土體性質(zhì)做了相關(guān)的試驗(yàn)，詳見(jiàn)表2：表 2 土體粒徑分布試驗(yàn)編號(hào) 75-50um 50-10um 10-0.5um <5um平均百分比 4.4 50.3 13.9 31.41、泥漿泵送原理土壓平衡頂管機(jī)在頂進(jìn)時(shí)，將通過(guò)

4、螺旋出土機(jī)輸送出來(lái)的泥土，進(jìn)行加水、攪拌，利用泵送設(shè)備，通過(guò)管路，將泥漿泵送至地面的運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)至棄渣場(chǎng)進(jìn)行處理。圖 1 泥漿泵送原理圖2、 泵送設(shè)備選型在泥水平衡頂管施工一般采用的泵送形式砂土地泵泵送泥漿。砂土泵具有出口壓力高、輸送距離遠(yuǎn)、輸送介質(zhì)范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，但是，經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)查和查閱資料，砂土泵在實(shí)際應(yīng)用中維修故障頻率高、維修困難、維修費(fèi)用較高、造成停工損失較大、通用性較差、單價(jià)較高等制約因素和限制條件。因混凝土地泵國(guó)內(nèi)已有成熟的技術(shù)，在高層建筑、地下工程、地鐵隧道混凝土施工中已廣泛應(yīng)用，維修故障頻率低、技術(shù)成熟、價(jià)格適中。故該工程選用電動(dòng)混凝土地泵將泥漿泵送至地面。3、 可泵送性及泵送土體

5、改良試驗(yàn)混凝土地泵輸送介質(zhì)要有一定的和易性，如何達(dá)到地泵要求的泵送壓力、將最大粒徑4-5cm的骨料泵送至要求的距離和高度，需要進(jìn)行試驗(yàn)和論證。通過(guò)系列的實(shí)驗(yàn)、總結(jié)、分析，泥漿在泵送時(shí)，最直接、最有效、最經(jīng)濟(jì)的方法是改變泵送土體的含水量，提高和易性、泵送性。采取以下措施達(dá)到此目的：（1）在螺旋出土機(jī)前端加設(shè)高壓注水孔，該注水孔環(huán)向布置，渣土從螺旋排出后落入地泵前，對(duì)土體表面進(jìn)行均勻噴水。如圖1。（2）通過(guò)在螺旋出土機(jī)出口處安裝噴水裝置，均勻地向地泵料斗內(nèi)正在攪拌泵送的土體噴水。如圖2。（3）注水量通過(guò)水表加以控制。圖1注水孔 圖 2 混凝土地泵攪拌過(guò)程注水試驗(yàn)表明，隨著對(duì)土體加水量的增加，在同等

6、泵送距離時(shí)，混凝土泵的泵送壓力逐漸降低，當(dāng)含水量增加到34%時(shí)，地泵壓力降至5-6mpa，輸送連續(xù)性較好，堵管、爆管故障大大降低，泥漿流動(dòng)性較好，泵送壓力符合泵送要求。4、泵送配套系統(tǒng)1）、管路設(shè)置泵送系統(tǒng)管路布設(shè)遵循“彎道少、接頭密、固定牢靠”的原則。管路主要包括直管（平管）、彎管、錐形管（變徑管）、膠管等規(guī)格。本工程管路布置及連接示意圖如下圖。圖 3 泵送系統(tǒng)管路布置及連接示意圖1.地泵 2.料斗 3.出料口 4.變徑管 5.45°彎管6.直管（125mm） 7.橡膠管（125mm） 8.垂直管（125mm） 9.支架圖 4 泵送系統(tǒng)管路連接示意圖1.出料口180mm 2. 18

7、0mm 變150mm 3. 150mm變125mm彎管 4. 125mm直管5、泵送過(guò)程中存在問(wèn)題及解決辦法1）安裝網(wǎng)狀格柵，對(duì)土體粒徑進(jìn)行處理泵送設(shè)備在泵送的過(guò)程中，對(duì)粒徑有要求粒徑不能大于4-5cm，在螺旋出土機(jī)出口處加裝可拆卸網(wǎng)狀格柵，格柵孔徑在2-3.5cm，在出土過(guò)程中，通過(guò)擠壓作用，將土體的粒徑切割成滿(mǎn)足泵送要求的的粒徑。2）地層突變土體粒徑的處理頂進(jìn)過(guò)程中，因地質(zhì)條件發(fā)生變化，出現(xiàn)砂礫石、建筑垃圾等，為使螺旋出土機(jī)不因網(wǎng)狀格柵而發(fā)生堵塞，此時(shí)需要拆除網(wǎng)狀格柵，改為在地泵料斗上方安裝濾網(wǎng)，人工篩除不適宜泵送的雜物。此法不僅保證螺旋出土順暢、泵送流暢，而且可保證地泵不會(huì)因?yàn)楫愇锒鴵p壞

8、。3）、泵管密封管路連接處密封采用“法蘭合金鋼絲墊”的組合密封形式。該種密封的機(jī)理是將接合面間的間隙密封、隔離或切斷泄露通道。4）、堵管故障及其排除（1）現(xiàn)象輸送壓力逐漸增加，而料斗料位不下降，管道出口不出料，地泵發(fā)生振動(dòng)，管路也伴有強(qiáng)烈的振動(dòng)和位移時(shí)，可判定是管道堵塞。（2）堵塞部位的判斷堵塞一般發(fā)生在彎管和錐管處有振動(dòng)的部位。堵管發(fā)生時(shí)主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：未堵塞的管段會(huì)發(fā)生劇烈振動(dòng)，堵塞部位以后的管路則無(wú)振動(dòng)感。可以用聽(tīng)覺(jué)判斷，未堵塞段混凝土被吸動(dòng)時(shí)，會(huì)有響聲；堵塞部分以后段則沒(méi)有聲響。還可以用木錘敲打管道檢查，憑敲打時(shí)手感或聲音判斷，堵塞部位會(huì)有發(fā)“悶”的聲音和密實(shí)的感覺(jué)。（3）堵管

9、故障的排除方法發(fā)生堵塞時(shí)，可反復(fù)正、反轉(zhuǎn)泵，排除堵管可在一邊進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)泵，一邊沿管路檢查用木錘反復(fù)敲打被認(rèn)為是堵塞的部位，通常可使堵塞受振后松散而使泵送暢通；若敲打后仍然不暢，不得用鐵錘或其它可能傷害管道的物件敲擊。精確判斷堵塞部位，然后將堵塞部位的管路拆除、清理后安裝后即可繼續(xù)泵送。如若不能確定，須盡快組織人力，拆卸堵塞的可疑范圍，清除其中的渣土，并用水沖洗干凈。混凝土地泵在土壓平衡機(jī)械頂管中應(yīng)用屬于一種新型施工工藝，現(xiàn)對(duì)其應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)如下：拓展混凝土地泵的應(yīng)用領(lǐng)域，提高土壓平衡頂管技術(shù)，促進(jìn)土壓平衡頂管工藝發(fā)展。真正實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)出土、連續(xù)頂進(jìn)。取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，施工受政策影響較小、文明施工程度高；但混凝土地泵體積較大，只適于大口徑管道頂進(jìn)，混凝土地泵對(duì)輸送介質(zhì)要求較高，只適合軟土或經(jīng)過(guò)處理和易性到達(dá)要求的土質(zhì)。參 考 文 獻(xiàn)1 jgj/t10-2011，混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程，p4、5、8、11、25、33、34、352 gb/t 13333-2004