作者簡(jiǎn)介：曲娜（1984-），女，工程師。研究方向?yàn)槭姓こ淌┕ぜ夹g(shù)。

DOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2024.15.044

摘? 要：為提高市政道路施工標(biāo)準(zhǔn)，確保市政道路工程的穩(wěn)定性與耐久性，同時(shí)掌握泥屑?xì)饬斔偷膽?yīng)用效果。該文將結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)泥屑?xì)饬斔图夹g(shù)的應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)研究，掌握技術(shù)應(yīng)用的注意事項(xiàng)和質(zhì)量控制措施，同時(shí)對(duì)應(yīng)用效果實(shí)施評(píng)價(jià)。研究發(fā)現(xiàn)，泥屑?xì)饬斔图夹g(shù)應(yīng)用中壓力輸送罐、拉伐爾管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)屬于重點(diǎn)，此外還需不斷優(yōu)化電氣系統(tǒng)，借此保障泥屑?xì)饬斔偷姆€(wěn)定性。經(jīng)技術(shù)改良后，泥屑輸送的效率和質(zhì)量將大大提升，可為市政道路施工提供技術(shù)支持。此項(xiàng)研究說明，在市政道路施工中，泥屑?xì)饬斔图夹g(shù)值得借鑒，其優(yōu)勢(shì)在于環(huán)保、高效，可適用于復(fù)雜施工場(chǎng)地中的泥屑運(yùn)輸，在保障泥屑輸送安全性的同時(shí)，為工程質(zhì)量提升夯實(shí)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：道路施工；市政道路建設(shè)；泥屑輸送；氣力輸送原理；應(yīng)用技術(shù)

中圖分類號(hào)：TU997? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2024）15-0193-04

Abstract： In order to improve the standard of municipal road construction， ensure the stability and durability of municipal road engineering， and grasp the application effect of debris pneumatic conveying. Based on an engineering example， this paper will systematically study the application of debris pneumatic conveying technology， grasp the matters needing attention and quality control measures， and evaluate the application effect at the same time. It is found that the structural design of pressure conveying tank and Laval pipe is the key point in the application of mud pneumatic conveying technology. In addition， it is necessary to constantly optimize the electrical system to ensure the stability of mud pneumatic conveying. After technical improvement， the efficiency and quality of debris transportation will be greatly improved， which can provide technical support for municipal road construction. This study shows that in municipal road construction， debris pneumatic conveying technology is worth using for reference， and its advantage lies in environmental protection， high efficiency， and can be applied to mud transportation in complex construction sites， while ensuring the safety of debris transportation. Tamp the foundation for the improvement of engineering quality.

Keywords： road construction; municipal road construction; mud transport; pneumatic conveying principle; application technology

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度加快，城市化進(jìn)程也在不斷推進(jìn)之中，原有市政管線容量已無法滿足現(xiàn)實(shí)需求，需要不斷改建和修復(fù)。在具體項(xiàng)目中，如果應(yīng)用明挖法施工，很容易造成城市交通癱瘓，并且施工局限性較大，會(huì)因?yàn)殍F道、機(jī)場(chǎng)及建筑物不能正常施工。所以非開挖施工技術(shù)最近幾年廣泛應(yīng)用，取得了理想效果。為確保非開挖市政道路施工的質(zhì)量，降低鉆孔中泥屑的影響，需使用優(yōu)質(zhì)的栓流氣力輸送方法，發(fā)揮泥屑?xì)饬斔偷膬?yōu)勢(shì)，為后續(xù)施工提供保障。

1? 氣力輸送原理

氣力輸送裝置較為特殊，是一種在管道內(nèi)利用氣體充當(dāng)核心介質(zhì)的裝置。在氣體的作用下實(shí)現(xiàn)物料的運(yùn)輸，將建筑工程物料從一端運(yùn)輸?shù)搅硪欢耍柚艿缐毫蜌饬?，將物料輸送到指定目的地，借此為后續(xù)施工提供便利。在具體工程項(xiàng)目中，氣力輸送的優(yōu)點(diǎn)有很多，主要體現(xiàn)在以下幾方面：①輸送效率較高。與傳統(tǒng)物料輸送技術(shù)相比，氣力輸送更加的高效，因?yàn)檎麄€(gè)輸送過程非常的封閉，所以物料輸送不受氣候環(huán)境變化的影響。利用氣力輸送的方式，可從一定程度改善工作條件，確保施工作業(yè)可靠性。②物料安全性較高。被輸送的物料在運(yùn)輸狀態(tài)下不容易吸濕、污損，可保障物料的使用效果，避免其混入其他雜質(zhì)，在提升物料運(yùn)輸效率的同時(shí)，保障施工物料的性能。③運(yùn)輸過程與其他處理工藝同步。在物料運(yùn)輸?shù)耐瑫r(shí)，在特定的管道內(nèi)還可開展混合、分級(jí)、粉碎等操作，通過某些化學(xué)反應(yīng)改變物料的性能，使其滿足施工要求。這樣的運(yùn)輸方法，可縮短材料使用的準(zhǔn)備時(shí)間，為工程施工提供便利。④可輸送不穩(wěn)定的化學(xué)物品。在使用氣力輸送體系的過程中，可用惰性氣體輸送一些極不穩(wěn)定的化學(xué)藥品，不僅高效而且安全可靠，可以規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。⑤設(shè)備簡(jiǎn)單且結(jié)構(gòu)緊湊。氣力輸送體系中的各個(gè)設(shè)備占地面積較小。除此之外，布置輸送管線相對(duì)容易，可操作性強(qiáng)。⑥氣力輸送系統(tǒng)的可操作性強(qiáng)。整個(gè)系統(tǒng)容易控制和管理，可實(shí)現(xiàn)集中控制，同時(shí)確保程序自動(dòng)化水平。

2? 泥屑特點(diǎn)及非開挖鉆孔中氣力輸送要求

目前，非開挖市政道路管線施工數(shù)量增多，鉆孔施工技術(shù)要求越來越高，因?yàn)槠涫┕ぜ夹g(shù)特征的緣故，施工中所穿越地層比較多，需前后經(jīng)歷黏土、粉土、沙土等。在穿越砂層等軟弱地層時(shí)，想要保障鉆孔順利的推進(jìn)，就要設(shè)法降低鉆孔泥屑所造成的影響，使用泥屑輸送系統(tǒng)，為鉆孔施工營造理想化的環(huán)境。為保障真實(shí)作業(yè)中氣力輸送泥屑的可靠性，現(xiàn)實(shí)施工中要求輸送的鉆孔泥屑形態(tài)要越碎越好，確保泥屑呈松散狀，只有如此，才能防止泥屑堵塞氣力輸送系統(tǒng)，保障壓力正常輸送[1]。通過研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)實(shí)鉆孔施工中想要形成松散的泥屑難度比較高?；诖?，為了順利推進(jìn)非開挖鉆孔設(shè)備并得到符合要求的碎泥屑，在具體的施工方案中，可通過放置粉碎裝置的方式進(jìn)行在線粉碎，借此科學(xué)地完善輸送線路設(shè)計(jì)，促使輸送碎泥屑達(dá)到技術(shù)要求的同時(shí)，規(guī)避輸送線路堵塞等問題。

3? 工程案例分析

某市政道路工程，擬采用非開挖的道路管線施工技術(shù)，通過研究發(fā)現(xiàn)，項(xiàng)目所在位置土層構(gòu)成較為復(fù)雜，這為非開挖的道路管線施工提高了難度。為科學(xué)輸送鉆孔階段形成的泥屑，確保施工的順暢，現(xiàn)實(shí)作業(yè)期間要合理使用泥屑?xì)饬\(yùn)輸方式，掌握氣力運(yùn)輸?shù)募夹g(shù)要點(diǎn)，夯實(shí)項(xiàng)目建設(shè)的基礎(chǔ)。該市政道路工程的土層物理力學(xué)參數(shù)見表1。

4? 泥屑?xì)饬斔图夹g(shù)應(yīng)用

4.1? 泥屑?xì)饬斔头桨竷?yōu)化

案例中的施工地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜，存在淤泥質(zhì)土和粉質(zhì)黏土，在鉆進(jìn)的過程中所形成的泥屑不容易形成松散狀。為此在項(xiàng)目施工中，需要對(duì)非開挖鉆進(jìn)施工中的泥屑輸送方法實(shí)施優(yōu)化，保障理想的鉆孔工作效率和質(zhì)量。現(xiàn)實(shí)中，可應(yīng)用氣力輸送方法，實(shí)現(xiàn)泥屑的平穩(wěn)推進(jìn)，有效預(yù)防堵塞等問題。在傳統(tǒng)輸送方案基礎(chǔ)上，案例工程采用了一種全新的方法，即雙管多噴吹點(diǎn)氣力輸送，通過氣力輸送系統(tǒng)的搭建，來滿足鉆孔泥屑合理、高效輸送的要求。這種雙管多噴吹點(diǎn)氣力輸送方案構(gòu)成復(fù)雜，主要思路如圖1所示。

通過圖1內(nèi)容可知，非開挖鉆孔設(shè)備在運(yùn)行中所鉆削下來的泥屑不會(huì)大量堆積，第一時(shí)間便會(huì)進(jìn)入貯泥斗中（螺旋引導(dǎo)器作用下）。為確保懸浮顆粒大小滿足技術(shù)指標(biāo)，在貯泥斗中的泥屑要經(jīng)過粉碎裝置，進(jìn)行充分的在線粉碎，在粉碎的基礎(chǔ)上，確保顆粒物的體積參數(shù)達(dá)到氣力輸送的具體要求。在新的泥屑輸送系統(tǒng)中，當(dāng)貯泥斗中裝滿泥屑時(shí)，會(huì)直接牽引氣缸，使其停止進(jìn)給。除此之外，在科學(xué)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中向壓送罐中充入空氣，借此推動(dòng)排料蝶閥F6開啟，待到排料蝶閥F6開啟后，便可以促使泥屑在壓力作用下源源不斷地向外輸送。整個(gè)過程中，為了保證輸泥系統(tǒng)使用的安全性與可靠性，可在泥屑輸送的過程中增加氣力噴吹管路加以輔助，借此提升輸送的效率[2]。該技術(shù)改良方法是在排料蝶閥F6開啟同時(shí)，將輔助閥門F4也開啟，這樣的情況下便可以實(shí)現(xiàn)單向噴嘴噴吹向輸泥管輸送泥屑。泥屑在主、輔噴吹的共同作用下會(huì)加快流動(dòng)的速度，較為高效地輸送到地面上，借此為后續(xù)施工提供技術(shù)保障。同時(shí)，為提升泥屑輸送系統(tǒng)的可操作性，主、輔噴吹壓力要實(shí)現(xiàn)科學(xué)調(diào)節(jié)，經(jīng)過手動(dòng)調(diào)節(jié)閥提高系統(tǒng)應(yīng)用的可靠性。

4.2? 輸送系統(tǒng)核心構(gòu)件設(shè)計(jì)

4.2.1? 壓送罐設(shè)計(jì)優(yōu)化

在泥屑?xì)饬斔拖到y(tǒng)中，壓送罐是重要的構(gòu)件，其原理像是一個(gè)噴射器，在壓送罐使用中當(dāng)排料蝶閥（重要閥門）開啟時(shí)，那么原先被壓縮在罐內(nèi)的泥屑就會(huì)噴涌而出。壓送罐由輸送裝置、粉碎裝置等構(gòu)成，通常情況下其尺寸是固定的，壓送罐結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2? 壓送罐結(jié)構(gòu)示意圖

結(jié)合現(xiàn)實(shí)經(jīng)驗(yàn)可知，在壓送罐的使用中，相關(guān)壓力測(cè)試屬于重點(diǎn)。對(duì)壓送罐的壓力科學(xué)試驗(yàn)的時(shí)候，可遵照以下的公式

式中：PT為試驗(yàn)壓力，MPa；P為設(shè)計(jì)壓力，MPa；[？滓]為材料的允許應(yīng)力（試驗(yàn)溫度下），MPa；[？滓]t為材料的允許應(yīng)力（工作溫度下），MPa。

4.2.2? 氣力輸送設(shè)計(jì)優(yōu)化

輸送系統(tǒng)構(gòu)件設(shè)計(jì)中，為了科學(xué)強(qiáng)化雙管氣力輸送的效果，保障輸送的效率，保障氣力輸送更加順利，可在氣力輸送過程中額外增加一個(gè)拉伐爾管射流器（圖3），借此改善氣體速度。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，使用拉伐爾管射流器，可有效保障氣力平衡，從而實(shí)現(xiàn)泥屑的長距離輸送，科學(xué)保障施工品質(zhì)[3]。拉伐爾管是重要的構(gòu)件，是一種具有喉部的噴管，正常的氣流通過它時(shí)可以提速，甚至在某種狀態(tài)下氣流通過的速度可以達(dá)到聲速或超聲速。在拉伐爾管射流器的輔助下，泥屑被傳送的效率將會(huì)大大提升，從而預(yù)防輸送系統(tǒng)堵塞，優(yōu)化整個(gè)氣力輸送系統(tǒng)的使用性能。

圖3? 拉伐爾管射流器

4.2.3? 電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化

在電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化中，為達(dá)到理想的設(shè)計(jì)效果，需科學(xué)使用可編程邏輯控制器（PLC），借此提升泥屑?xì)鈩?dòng)輸送的可操作性。固定接線式繼電器在現(xiàn)代化的非開挖鉆孔施工中已不能適應(yīng)復(fù)雜技術(shù)的要求，同時(shí)傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)不易維護(hù)，且經(jīng)濟(jì)性比較低。在這樣的前提下，可科學(xué)使用PLC來逐步完善系統(tǒng)性能，控制非開挖施工鉆孔設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，借此保障成孔質(zhì)量和泥屑的形成狀態(tài)。結(jié)合實(shí)操經(jīng)驗(yàn)可知，PLC性能好，并且適應(yīng)性強(qiáng)。PLC屬于控制概念和微機(jī)技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)物，在PLC控制系統(tǒng)中微處理器發(fā)揮重要的作用。其硬件配置由中央處理單元、編程單元、電源電路等構(gòu)成[4]，如圖4所示。PLC的基本工作原理十分簡(jiǎn)單，其是建立在計(jì)算機(jī)工作理念的框架上，通過硬件的支撐完成現(xiàn)場(chǎng)的控制任務(wù)。PLC在使用中需要遵循控制邏輯，掌握各種變量的邏輯關(guān)系，對(duì)整個(gè)程序?qū)嵤┭不貟呙?。在泥屑?xì)饬斔拖到y(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)用可編制控制器優(yōu)化電氣控制系統(tǒng)，可確保泥屑的推送效率，在保障高效率作業(yè)的同時(shí)，為后續(xù)的鉆孔施工提供重要支撐，夯實(shí)市政道路施工的基礎(chǔ)[5]。

PLC控制模塊在具體使用中，需結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的不同需求，對(duì)控制器的硬件結(jié)構(gòu)合理選型，并明確控制指令系統(tǒng)的差異，利用PLC加強(qiáng)對(duì)道路鉆孔施工的管理。為達(dá)到理想的控制效果，提高鉆孔作業(yè)期間泥屑的輸送質(zhì)量，需要結(jié)合鉆孔設(shè)備的機(jī)械動(dòng)作原理，明確各類邏輯動(dòng)作關(guān)系，掌握不同控制模塊的計(jì)數(shù)關(guān)系和互鎖關(guān)系等，借此保障控制的有效性。最好的方法是繪制梯形圖，提升控制系統(tǒng)工作效率。除此之外，為了使每個(gè)氣缸性能得到優(yōu)化，其活塞桿伸出和退回可以滿足技術(shù)要求，確保相關(guān)動(dòng)作有足夠的反應(yīng)和準(zhǔn)備時(shí)間，可以在電氣系統(tǒng)控制優(yōu)化工作中給每個(gè)動(dòng)作設(shè)置延時(shí)，利用延時(shí)的設(shè)置保障控制動(dòng)作的精確性。延時(shí)可暫都用10 s，如果在實(shí)操中發(fā)現(xiàn)初始設(shè)置的延時(shí)時(shí)間不夠或多余的話，可依據(jù)具體的泥屑輸送要求靈活調(diào)整。

4.2.4? 管道隔聲降噪措施

氣力輸送系統(tǒng)噪聲源主要包括2個(gè)方面，一方面是真空泵運(yùn)行過程中設(shè)備產(chǎn)生的噪聲，另一方面是管道輸送過程中產(chǎn)生的噪聲。噪聲污染會(huì)威害人體健康，相關(guān)研究者在噪聲控制方面做出了不懈的努力，現(xiàn)如今噪聲控制技術(shù)得到了一定的發(fā)展。氣力輸送系統(tǒng)中的真空泵和施工生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)距離較遠(yuǎn)，所以通常不會(huì)對(duì)施工人員及周圍居民產(chǎn)生較大的危害。輸送管道需要在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置，其產(chǎn)生的噪聲會(huì)嚴(yán)重威脅施工隊(duì)伍的身心健康。為此，針對(duì)輸送管道可以采取如下隔聲降噪措施：第一，用高阻尼復(fù)合隔聲板包裹輸送管道外壁，中間填充聚酯纖維棉。第二，使用約束層、阻尼層、基層組成的高阻尼隔聲板進(jìn)行處理，阻尼材料中結(jié)合應(yīng)用瀝青基體、樹脂基體、橡膠基體材料，提高阻尼隔聲板阻隔噪聲的效果。

5? 結(jié)論

綜上所述，目前市政道路施工的標(biāo)準(zhǔn)提升，傳統(tǒng)的明挖法已經(jīng)不合時(shí)宜。為保障市政道路的建設(shè)質(zhì)量，規(guī)避對(duì)周圍管線的影響，一種非開挖的鉆孔技術(shù)手段正在大范圍推廣。在非開挖的鉆孔施工中，泥屑的輸送是重點(diǎn)的內(nèi)容，為確保施工中泥屑的輸送效率，降低鉆孔堵塞的概率，現(xiàn)實(shí)中可基于氣力輸送原理完善泥屑的輸送系統(tǒng)，借助壓送罐設(shè)計(jì)、使用拉伐爾管射流器及電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化，保障實(shí)際的泥屑輸送效果，為后續(xù)市政道路非開挖鉆孔施工夯實(shí)基礎(chǔ)。

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