1.氣動夯管錘鋪管施工設(shè)備和配套機具

氣動夯管錘鋪管施工主要設(shè)備除氣動夯管錘外，還需配置一些其他設(shè)備和機具。

(1)主機。主機指氣動夯管錘鋪管系統(tǒng)中的錘體部分，是由它產(chǎn)生強大沖擊力將鋼管夯入地層中。

(2)動力系統(tǒng)。氣動夯管錘以壓縮空氣為主，同時壓縮空氣又是排除土芯的動力。氣源主要是空氣壓縮機，驅(qū)動氣動夯管錘的空壓機，壓力為0.5?0.7MPa，排氣量根據(jù)不同的型號夯管錘的耗氣量而定。

(3)注油與管路系統(tǒng)。注油器用于向壓縮空氣中注油，潤滑夯管錘中的運動零件，注油器設(shè)計成注油量可調(diào)，其調(diào)節(jié)范圍一般為0.005?0.052L/min。夯管錘通過管路系統(tǒng)與氣源連接，而注油器位于管路的中間，利用壓縮空氣將潤滑油連續(xù)不斷地帶入夯管錘中。

(4)連接固定系統(tǒng)。連接固定系統(tǒng)由夯管頭、出土器、調(diào)節(jié)錐套和張緊器組成。夯管頭用于防止鋼管端部因承受巨大的沖擊力擴張而損害。出土器用于排出在夯管過程中進人鋼管內(nèi)又從鋼管的另一端擠出的土體。調(diào)節(jié)錐套用于調(diào)節(jié)鋼管直徑、出土器直徑和夯管錘直徑間的相配關(guān)系。夯管錘通過調(diào)節(jié)錐套、出土器和夯管頭與鋼管連接，并用張緊器將它們緊固在一起。因為調(diào)節(jié)錐套、出土器和夯管頭傳遞著巨大的沖擊力，設(shè)計中應對他們的強度和連接可靠性進行綜合考慮。

(5)注漿系統(tǒng)。注漿系統(tǒng)主要由儲漿罐、注漿頭、注漿管、傳壓管和控制閥等部分組成，其特點在于用壓縮空氣做動力，可持續(xù)地向地層的鋼管內(nèi)外兩側(cè)注漿，用以減少夯入地層阻力。

(6)清土系統(tǒng)。清土系統(tǒng)包括封蓋和清土球，封蓋用于防止鋼管內(nèi)的壓縮空氣從管端泄漏，清土球在鋼管內(nèi)相當于一個活塞，在空氣或水壓力作用下在鋼管內(nèi)不斷前進，從而將管內(nèi)的土體從鋼管另一端推出。

(7)輔助工具。指專門設(shè)計的在夯管過程中用于支撐夯管錘和保證夯管目標準確度的鋼支架等。

2.氣動夯管錘鋪管的特點

氣動夯管錘鋪管時由于夯管錘對鋼管是動態(tài)夯進，產(chǎn)生強力的沖擊和振動，絕大部分泥土隨著鋼管進入土層而不斷進人管道，這樣大大減小了夯管的管端阻力，且減小對穿越處地面的隆起破壞。同時，振動作用也有利于使鋼管周圍的土層產(chǎn)生一定程度的液化，并與地層間產(chǎn)生一定的空隙，減少了鋼管與地層間的摩擦阻力。由于動態(tài)夯進可以擊碎障礙物，所以在含卵礫石地層或回填地層中鋪管時，比管徑大的礫石或石塊可被擊碎后一部分進入管內(nèi)而穿過障礙物，而不是試圖將整個障礙物排開或推進?；诖耍瑲鈩雍还苠N具有以下特點：

(1)地層適用范圍廣。夯管錘鋪管幾乎適應除巖層以外的所有地層。

(2)鋪管精度較高。氣動夯管錘鋪管屬不可控向鋪管，但由于其以沖擊方式將管道夯入地層，在管端無土楔形成，且在遇障礙物時，可將其擊碎穿越，所以具有較好的目標準確性。

(3)對地表的影響較小。窮管錘由于是將鋼管開口夯1人地層，除了鋼管管壁部分需排擠土體之外，切削下來的土芯全部進入管內(nèi)，因此即使鋼管鋪設(shè)深度很淺，地表也不會產(chǎn)生隆起或沉降現(xiàn)象。

(4)夯管錘鋪管適合較短長度的管道鋪設(shè)，為保證鋪管精度，在實際施工中，可鋪管長度按鋼管直徑(以mm為單位)除以10就得到夯進長度(以m為單位)。

(5)對鋪管材料的要求。夯管錘鋪管要求管道材料必須是鋼管，若要鋪設(shè)其他材料的管道，可鋪設(shè)鋼套管，再將工作管道穿入套管內(nèi)。

(6)投資和施工成本低。施工條件要求簡單，施工進度快，材料消耗少，施工成本較低。

(7)工作坑要求低。通常只需很小施工深度，無須進行很復雜的深基坑支護作業(yè)。

(8)穿越河流時，無須在施工中清理管內(nèi)土體，無滲水現(xiàn)象，能確保施工人員安全。

(四)導向鉆進法施工

1.導向鉆進法施工的基本原理

大多數(shù)導向鉆進采用沖洗液輔助破碎，鉆頭通常帶有一個斜面，因此當鉆桿不停地回轉(zhuǎn)時則鉆出一個直孔，而當鉆頭朝著某個方向給進而不回轉(zhuǎn)時，鉆孔發(fā)生偏斜。導向鉆頭內(nèi)帶有一個探頭或發(fā)射器，探頭也可以固定在鉆頭后面。當鉆孔向前推進時，發(fā)射器發(fā)射出來的信號被地表接收器所接收和追蹤，因此可以監(jiān)視方向、深度和其他參數(shù)。

成孔方式有兩種：干式和濕式。干式鉆具由擠壓鉆頭、探頭室和沖擊錘組成，靠沖擊擠壓成孔，不排土。濕式鉆具由射流鉆頭和探頭室組成，以高壓水射流切割土層，有時以頂驅(qū)式?jīng)_擊動力鉆頭來破碎大塊卵石和硬地層。兩種成孔方式均以斜面鉆頭來控制鉆孔方向。若同時給進和回轉(zhuǎn)鉆桿，斜面失去方向性，實現(xiàn)保直鉆進;若只給進而不回轉(zhuǎn)，作用于斜面的反力使鉆頭政變方向，實現(xiàn)造斜。鉆頭軌跡的監(jiān)視，一般由手持式地表探測器和孔底探頭來實規(guī)，地表探測器接收顯示位于鉆頭后面探頭發(fā)出的信號(深度、頂角、工具面向角等參數(shù))，供操作人員掌握孔內(nèi)情況，以便隨時進行調(diào)整。

2.鉆頭的選擇依據(jù)

(1)在淤泥質(zhì)黏土中施工，一般采用較大的鉆頭，以適應變向的要求。

(2)在干燥軟黏土中施工，采用中等尺寸鉆頭一般效果最佳(土層干燥，可較快地實現(xiàn)方向控制)。

(3)在硬黏土中，較小的鉆頭效果比較理想，但在施工中要保證鉆頭至少要比探頭外筒的尺寸大12mm以上。

(4)在鈣質(zhì)土層中，鉆頭向前推進十分困難，所以，較小直徑的鉆頭效果最佳。

(5)在粗粒砂層，中等尺寸的鉆頭使用效果最佳。在這類地層中，一般采用耐磨性能好的硬質(zhì)合金鉆頭來克服鉆頭的嚴重磨損。另外，鉆機的錨固和沖洗液質(zhì)量是施工成敗的關(guān)鍵。

(6)對于砂質(zhì)淤泥，中等到大尺寸鉆頭效果較好。在較軟土層中，采用較大尺寸的鉆頭以加強其控制能力。

(7)對于致密砂層，小尺寸錐形鉆頭效果最好，但要確保鉆頭尺寸大于探頭筒的尺寸。在這種土層中，向前推進較難，可較快地實現(xiàn)控向。另一方面，鉆機錨固是鉆孔成功的關(guān)鍵。

(8)在礫石層中施工，鑲焊小尺寸硬質(zhì)合金的鉆頭使用效果較佳。

(9)對于固結(jié)的巖層，使用孔內(nèi)動力鉆具鉆進效果最佳。

3.導向孔施工

導向孔施工步驟主要為：探頭裝人探頭盒內(nèi);導向鉆頭連接到鉆桿上;轉(zhuǎn)動鉆桿，測試探頭發(fā)射是否正常;回轉(zhuǎn)鉆進2m左右;開始按設(shè)計軌跡施工;導向孔完成。

導向孔施工多采用手提式地表導航儀來確定鉆頭所在的空間位置。導向儀器由探頭、地表接收器和同步顯示器組成。探頭放置在鉆頭附近的鉆具內(nèi)。接收器接收并顯示探測數(shù)據(jù)，同步顯示接收器探測的數(shù)據(jù)，供操作人員掌握孔內(nèi)情況，以便隨時調(diào)整。

鉆進時應特別注意糾偏過度，這種情況一旦發(fā)生將給施工帶來不必要的麻煩，會大大影響施工的進度和加大施工的工作量。為了避免這種情況的發(fā)生，鉆進少量進尺后便進行測量，檢驗調(diào)整鉆頭方向。

4.擴孔施工

擴孔是將導向孔孔徑擴大至所鋪設(shè)的管徑以上，以減小鋪管時的阻力。當先導孔鉆至靶區(qū)時就需用一個擴孔器來擴大鉆孔。一般的經(jīng)驗是將鉆孔擴大到成品管尺寸的1.2?1.5倍，擴孔器的拉力或推力一般要求為每毫米孔徑175.1N。根據(jù)成品管和鉆機的規(guī)格，可采用多級擴孔。

擴孔時將擴孔鉆頭連接在鉆桿后端，然后由鉆機旋轉(zhuǎn)回拉擴孔。隨著擴孔的進行，在擴孔鉆頭后面的單動器上不斷加接鉆桿，直到擴至與鉆機同一側(cè)的工作場地，即完成了這級孔眼的擴孔，如此反復，通過采用不同直徑的擴孔鉆頭擴孔，直至達到設(shè)計的擴孔孔徑為止。對于回拉力較大的鉆機，擴孔時可以采用階梯形擴孔鉆頭，一次完成擴孔施工，甚至有時可以同時完成擴孔和鋪管施工。

（責任編輯：zyc）

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