非開挖市政道路施工鉆孔工藝過程中泥屑氣力輸送技術的研究

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，它是指一種環境友好的地下管線施工技術，利用巖土鉆掘的技術手段，在地表不開挖溝（槽）的條件下（個別作業坑除外），對地下管線進行定向鉆孔的一種成套施工技術。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進行分析探討，以供相關施工單位參考。

【關鍵詞】 鉆孔工藝；氣力輸送技術；非開挖市政道路施工

隨著城市建設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揮了重要作用，且隨著非開挖市政道路施工技術的不斷成熟，其必將成為日后市政道路施工的主要發展趨勢。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進行分析探討，以供相關施工單位參考。

1.鉆孔泥屑氣力輸送技術的分析

1.1氣力輸送的相關概述

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。實際上，氣力輸送技術在各個行業當中都具有非常廣泛的應用，氣力輸送的優勢和缺點可以概括為以下幾個方面。

在氣力輸送的優勢上，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之下，受環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；④施工簡單，占地面積小，方便選擇輸送管線；⑤方便實現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，氣流低于大氣壓，通過這種方式實現氣力的輸送。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合，兼具兩種裝置的特點，但其內部結構和相關構造相對復雜，且易受到工作條件的影響，設備磨損存在一定的問題。

1.3氣力輸送狀態的幾種類型

通過對氣力輸送的狀態進行分析能夠看出，在氣固流動時，物料的狀態同風速之間有著直接的關系：當風速較高時，物料呈懸浮的形態，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，呈集團脈動態輸送；再降低風速，物料就會聚攏在截面產生料栓，料栓在空氣的推動之下進行輸送；再次降低風速，料栓就會變的穩定，在空氣的推動之下進行輸送。所以能夠把氣力輸送系統分為下面三種：

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.氣力輸送系統的相關設計

2.1鉆孔工藝過程中泥屑特點及氣力輸送的相關要求

結合以往市政道路施工的經驗來看，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，鉆孔的泥屑應盡量保證呈現松散的狀態，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現，泥土在鉆削之后粘性較大，難以形成理想的泥屑狀態，故考慮壓送罐內放置粉碎裝置的方式來滿足氣力輸送的要求。

2.2氣力輸送系統的相關關鍵部件

在實際的施工過程當中，涉及到的施工關鍵技術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問題即其數學模型的構建，另一方面，在氣力輸送過程當中的系統關鍵部件如壓力輸送罐、拉伐爾管及氣力控制系統的的結構設計，也是保證該項技術能否順利實現的關鍵。在氣力輸送系統的關鍵部件當中，主要涉及到的內容就是壓送罐、拉伐爾噴吹管、貯氣罐、輸泥管和單向噴吹閥等。此外在系統控制的關鍵部件當中，氣動回路設計與電氣系統設計，是系統控制的兩大關鍵部件，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實現的關鍵。

總 結

綜上所述，非開挖市政道路施工鉆孔工藝過程中泥屑運輸的問題，可以通過氣力運輸技術的分析與設計得以有效解決，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問題是行業的研究熱點，這主要與當前市政道路施工的發展特點緊密相關，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的相關問題進行分析，著重對氣力輸送的相關理論進行分析，以供相關市政施工單位參考。相信隨著氣力運輸技術研究的不斷深入，市政道路施工的發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計[J].機械設計與研究，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關鍵技術的研究[D].蘇州大學，2008.