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浅谈泥水平衡式机械顶管机的比较
时间:2009年08月21日作者:王维升程国亮王俊彬信息来源:非开挖技术阅读: 671次
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本文在广州市市政工程维修处2001年-2004年竣工的十几段顶管工程实例的基础上,从泥水平衡式顶管机构成的角度,就德国海瑞克AVN系列、系列和国产扬州DPN系列等3种类型的泥水平衡式机械顶管机曾出现的问题进行了分析,探讨了泥水平衡式顶管机在应用方面的一些施工理论。
一、破碎系统
系列刀盘采用偏心破碎,偏心频率25次/转,破碎效果较好,是全土质型,破碎后颗粒最大粒径φ40mm。扬州DPN系列也是偏心破碎,但该机采用轴固定偏心,偏心频率1次/转。轴偏心使八边形刀盘与圆锥形土压舱形成的空间宽窄有序,破碎正是依靠旋转中这空间的宽窄有序变化来实现的。与前两者不同的是,海瑞克AVN系列未采用偏心破碎,而是仅利用刀盘轴空间的锥形漏斗来破碎,破碎后颗粒较大,最大粒径约φ70mm。三类机中伊势机的破碎效果最好,即使在粘土中顶进也很少因破碎效果不佳而发生泥水管线堵塞;而海瑞克AVN和扬州DPN系列在粘土中顶进,因破碎效果不佳,经常发生泥水管线堵塞,降低了顶进速度。
系列由于偏心结构独特,采用了机械密封。机械密封对再加工(粗磨和精磨)要求比较高,而目前的再加工水平有限,很难接近真实施工工况,所以机械密封部位漏油、进水进砂很难避免。再加工的好则漏油和进水进砂较少,需要再次加工的顶进里程延长,按厂家说明加工1次/公里就是正常情况。同时由于机械密封的问题,系列的保养较麻烦。
二、刀盘结构
根据刀盘扭矩可分别计算三套设备机头可切削的土质强度。刀盘扭距最大,海瑞克AVN次之,扬州DPN最小。故扬州机DPN能切削的土质强度最小,这与实际施工情况是符合的。
三类设备刀盘***质量差别不大,但***分布密度不同。海瑞克AVN刀盘***分布密度为D600=、D800=、D1200=;扬州DPN刀盘***分布频率为D1200=12个/m2、D1350=;刀盘上***分布密度为D1650=、D1800=、D2000=8个/m2。不难看出,刀盘直径越大,***分布密度越低。直径相同,三者相比,扬州DPN***分布密度最小,所以该类机对小型障碍物的定位破碎能力较差,小型障碍物卡死刀盘的几率较高。
三、泥水运输系统
1、泥水舱结构
² 海瑞克AVN泥水舱内共有5条进水管,和扬州DPN各有1条(见图1)。
即每段开始顶进时,泥水循环总是先无法带出泥土,然后无法正常出水,直至地面被进水击穿。等闷顶10m多后,就可以形成正常泥水循环。这是因为闷顶一段后,一方面泥水舱完全被泥土充填,泥土隔断“短路”,使得进水可以参与泥水舱的搅拌;另一方面长期的进水使得机头周围的原状土流态化,易于被运输。这样形成的泥水循环是不稳定的,容易发生再次堵塞。一方面是因为天然屏障的不稳定和形成环流效果不好,容易再次“短路”;一方面由于泥水舱完全被泥土充填,在排泥口
“偶尔”堵塞的时候,无法容纳暂时未排走的泥土,使泥水循环无喘息机会。
针对这个问题,泥水舱进行改造(见图2)。其基本原理是隔断进水口和排泥口的“短路”,使得进水在泥水舱形成环流。
2、进排泥泵
海瑞克AVN的进排泥泵都可以无