研究论文
发布时间2013-04-11 10:09:24 点击:次 
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摘要: 气动夯管法以其地层适应性强、对地表影响小、操作方便、施工成本低等优点在水平冻结孔施工中得到了推广应用。介绍了气动夯管法施工水平冻结孔的工艺原理及施工工艺。简介了近年来用该技术施工的主要工程概况, 并与钻进法进行技术经济比较。经过对比分析, 在松软、含水量大的地层中, 采用气动夯管法施工水平冻结孔比钻进法更具有一定的优越性。
关键词: 管线施工技术; 气动夯管法; 夯管锤; 水平冻结孔
 
      气动夯管技术是现代非开挖铺设管线技术的一个分支,适用于排水、自来水、电力、通信、油气等管道穿越公路、铁路、建筑物和小型河流的非开挖铺设。它是一种特别适合当前我国非开挖地下管线施工领域的简单、经济、有效的施工技术。特别是当水平冻结孔所处地层为砂性土、淤泥质黏土、粉质黏土、粉土等松软、含水量大且承压大的土层时(如上海地区),利用夯管法施工技术在保证施工冻结孔少出泥、控制施工对地层的扰动以及施工安全等方面有明显的优越性。2002 年以来,采用气动夯管技术,替代传统的钻进法,进行水平冻结孔施工,先后完成了上海地铁明珠二期杨树浦路—浦东大道区间隧道联络通道及泵站(黄浦江底)、上体馆站穿越段、上体馆站—宜山路站区间泵站、成山路—高清路区间联络通道及泵站、天津土城及下瓦房联络通道及泵站等工程,取得了良好的效果。

1 工艺原理
      气动夯管法施工水平冻结孔, 即利用空压机驱动气动夯管锤沿导轨(设计路线)将冻结管直接夯进土层中。在冻结管夯进的过程中,一边挤压土体,一边克服地层与管体的摩擦力,使冻结管不断进入土层,直至设计深度。该方法所使用的主要设备是夯管锤。它是一台低频、大冲击功的气动冲击器,借由压缩空气驱动,将要铺设的钢管沿设计路线夯入地层。在冻结管夯进时,其受力分析如图 1 所示。图 1 中, P 为冻结管受到的冲击力; F 为冻结管管端阻力; f为冻结管与土层接触面之间的摩擦力; N为土体对冻结管反作用力; G 为夯入冻结管的自重。冻结管前进的条件:P > F +f。

      上两式中:μ 为土层与冻结管间摩擦因数;d 为冻结管外径,m ; γ 为土的重度,kN/m 3; h 为管顶以上覆盖土厚度,m ; l为夯入冻结管长度; φ 为土的内摩擦角,(°); c为土的黏聚力,kPa。由式( 1)、式( 2)分析可以看出,冻结管夯进过程中的阻力与夯入长度、管径、土重度、埋深等直接有关。
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