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，機械頂管技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)出渣工藝已不能滿足部分工程的需要，混凝土地泵在土壓平衡機械頂管中應(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高壓架空線纜落地，便于架空線纜日常維護、管理。鑒于機械頂管的施工工藝對交通影響小，環(huán)保文明施工程度高。根據(jù)高壓線纜的布設(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期的有關(guān)規(guī)定，為保證施工工期、不顯著增加工程費用的前提下，經(jīng)試驗、分析，發(fā)揮土壓平衡頂管工程的優(yōu)勢，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)過長時間的靜置，泥水中黏土顆粒式中保持浮游散懸狀態(tài) 用來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密度 泥水的密度比 泥水相對密度大，流動的摩擦阻

3、力流動性變差，泥水泵送可能產(chǎn)生超負(fù)荷運轉(zhuǎn)。相對密度大，地表的水土分離難度大。泥漿黏度 當(dāng)泥漿流動時，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，從該工程的地勘報告得知主要地層以濕陷性黃土為主。對該工程的地層土體性質(zhì)做了相關(guān)的試驗，詳見表2：表 2 土體粒徑分布試驗編號 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在頂進時，將通過

4、螺旋出土機輸送出來的泥土，進行加水、攪拌，利用泵送設(shè)備，通過管路，將泥漿泵送至地面的運輸設(shè)備運至棄渣場進行處理。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，但是，經(jīng)過市場調(diào)查和查閱資料，砂土泵在實際應(yīng)用中維修故障頻率高、維修困難、維修費用較高、造成停工損失較大、通用性較差、單價較高等制約因素和限制條件。因混凝土地泵國內(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、價格適中。故該工程選用電動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，需要進行試驗和論證。通過系列的實驗、總結(jié)、分析，泥漿在泵送時，最直接、最有效、最經(jīng)濟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，對土體表面進行均勻噴水。如圖1。（2）通過在螺旋出土機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）注水量通過水表加以控制。圖1注水孔 圖 2 混凝土地泵攪拌過程注水試驗表明，隨著對土體加水量的增加，在同等

6、泵送距離時，混凝土泵的泵送壓力逐漸降低，當(dāng)含水量增加到34%時，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、泵送過程中存在問題及解決辦法1）安裝網(wǎng)狀格柵，對土體粒徑進行處理泵送設(shè)備在泵送的過程中，對粒徑有要求粒徑不能大于4-5cm，在螺旋出土機出口處加裝可拆卸網(wǎng)狀格柵，格柵孔徑在2-3.5cm，在出土過程中，通過擠壓作用，將土體的粒徑切割成滿足泵送要求的的粒徑。2）地層突變土體粒徑的處理頂進過程中，因地質(zhì)條件發(fā)生變化，出現(xiàn)砂礫石、建筑垃圾等，為使螺旋出土機不因網(wǎng)狀格柵而發(fā)生堵塞，此時需要拆除網(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因為異物而損壞

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，管路也伴有強烈的振動和位移時，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的部位。堵管發(fā)生時主要表現(xiàn)為以下幾個方面：未堵塞的管段會發(fā)生劇烈振動，堵塞部位以后的管路則無振動感?？梢杂寐犛X判斷，未堵塞段混凝土被吸動時，會有響聲；堵塞部分以后段則沒有聲響。還可以用木錘敲打管道檢查，憑敲打時手感或聲音判斷，堵塞部位會有發(fā)“悶”的聲音和密實的感覺。（3）堵管

9、故障的排除方法發(fā)生堵塞時，可反復(fù)正、反轉(zhuǎn)泵，排除堵管可在一邊進行正、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?？墒苟氯苷窈笏缮⒍贡盟蜁惩ǎ蝗羟么蚝笕匀徊粫?，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?；炷恋乇迷谕翂浩胶鈾C械頂管中應(yīng)用屬于一種新型施工工藝，現(xiàn)對其應(yīng)用的優(yōu)缺點總結(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)，促進土壓平衡頂管工藝發(fā)展。真正實現(xiàn)了長時間連續(xù)出土、連續(xù)頂進。取得了較好的經(jīng)濟效益，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，混凝土地泵對輸送介質(zhì)要求較高，只適合軟土或經(jīng)過處理和易性到達(dá)要求的土質(zhì)。參 考 文 獻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