機(jī)械專(zhuān)業(yè)外文文獻(xiàn)翻譯-外文翻譯--工程機(jī)械液壓系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析及控制

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1 附錄 1 專(zhuān)題 工程機(jī)械液壓系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析及控制 摘 要： 分析了工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的常見(jiàn)故障，并提出了有效的排除方法。 關(guān)鍵詞： 工程機(jī)械 液壓系統(tǒng)故障 噪聲 振動(dòng) 空穴 氣泡 統(tǒng)產(chǎn)生噪聲和振動(dòng) 機(jī)械噪聲是由于零件之間發(fā)生接觸、撞擊和振動(dòng)而引起的。 （ 1） 回轉(zhuǎn)體的不平衡 在液壓系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)、液壓泵和液壓馬達(dá)都以高速回轉(zhuǎn)，如果它們的轉(zhuǎn)動(dòng)部件不平衡，就會(huì)產(chǎn)生周期性的不平衡力，引起轉(zhuǎn)軸的彎曲振動(dòng)，因而產(chǎn)生噪聲，這種振動(dòng)傳到油箱和管路時(shí)，發(fā)出很大的聲響，為了控制這種噪聲 ，應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行精密的動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)，并注意盡量避開(kāi)共振區(qū)。 （ 2）電動(dòng)機(jī)噪聲 電動(dòng)機(jī)噪聲主要是指機(jī)械噪聲、通風(fēng)噪聲和電磁噪聲。機(jī)械噪聲包括轉(zhuǎn)子不平衡引起的低頻噪聲，軸承有缺陷和安裝不合適而引起的高頻噪聲以及電動(dòng)機(jī)支架與電動(dòng)機(jī)之間共振所引起的噪聲?？刂频姆椒ㄊ牵S承與電動(dòng)機(jī)殼體和電動(dòng)機(jī)軸配合要適當(dāng)，過(guò)盈量不可過(guò)大或過(guò)小，電動(dòng)機(jī)兩端蓋上的孔應(yīng)同軸；軸承潤(rùn)滑要良好。 （ 3）聯(lián)軸器引起噪聲 聯(lián)軸器是液壓泵與電動(dòng)機(jī)之間的連接機(jī)構(gòu)，如果電動(dòng)機(jī)和液壓泵不同軸以致聯(lián)軸器偏斜，則將產(chǎn)生振動(dòng)與噪聲。因此在安 裝時(shí)，兩者應(yīng)保持在最小范圍內(nèi)。 生流體噪聲的原因及控制方法 在液壓系統(tǒng)中，流體噪聲占相當(dāng)大的比例。這種噪聲是由于油液的流速、壓力的突然變化以及氣穴等原因引起的。 （ 1） 液壓泵的流體噪聲 液壓泵的流體噪聲主要是由泵的壓力、流量的周期性變化以及氣穴現(xiàn)象引起的。在液壓泵的吸油和壓油循環(huán)中，產(chǎn)生周期性的壓力和流量變化，形成壓力脈動(dòng)，從而引起液壓振動(dòng)，并經(jīng)出口向整個(gè)系統(tǒng)傳播。同時(shí)液壓回路的管道和閥類(lèi)將液壓泵的壓力反射，在回路中產(chǎn)生波動(dòng)，使泵產(chǎn)生共振，發(fā)出噪聲；另一方面，液壓系統(tǒng)中 (指開(kāi)式回路 )溶解了大約 5%的空氣。當(dāng)系統(tǒng)中的壓力因某種原因而低于空氣分離壓時(shí)，其中溶解于油中的氣體就迅速 2 地大量分離出來(lái)，形成氣泡，這些氣泡遇到高壓便被壓破，產(chǎn)生較強(qiáng)的液壓沖擊。對(duì)于前者的控制辦法，設(shè)計(jì)時(shí)齒輪模數(shù)盡量取小，齒數(shù)盡量取多，缺載槽的形狀和尺寸要合理，柱塞泵的柱塞個(gè)數(shù)應(yīng)為奇數(shù)，最好為 7～ 9 個(gè)，并在進(jìn)、排油配流盤(pán)上對(duì)稱(chēng)開(kāi)上三角槽，以防柱塞泵的困油。為防止空氣混入， 1． 3 降低液壓系統(tǒng)噪聲的措施 為減少噪聲，必須對(duì)噪聲源進(jìn)行實(shí)際調(diào)查，測(cè)量分析液壓系統(tǒng)的聲壓級(jí)，進(jìn)行頻率分析，從而掌握噪聲源 的大小及頻率特性，采取相應(yīng)辦法，具體列舉如下： （ 1） 使用低噪聲電機(jī)；并使用彈性聯(lián)軸器，以減少該環(huán)節(jié)引起的振動(dòng)和噪聲； （ 2） 在電動(dòng)機(jī)，液壓泵和液壓閥的安裝面上應(yīng)設(shè)置防振膠墊； （ 3） 盡量用液壓集成塊代替管道，以減少振動(dòng)； （ 4） 用蓄能器和橡膠軟管減少由壓力脈動(dòng)引起的振動(dòng)，蓄能器能吸收10 下噪聲，而高頻噪聲，用液壓軟管則十分有效； （ 5） 用帶有吸聲材料的隔聲罩，將液壓泵罩上也能有效地降低噪聲； （ 6） 系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置放氣裝置。 因工程機(jī)械液壓元件精度高、相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件間配合問(wèn)隙小，產(chǎn)生穴蝕后會(huì) 導(dǎo)致配合表面變黑甚至出現(xiàn)小坑使閩芯卡住，壓力失調(diào)。缸套穴蝕較重時(shí)，受損區(qū)會(huì)出現(xiàn)較深的形狀不規(guī)則的凹點(diǎn)，就好像缸套表面被強(qiáng)酸腐蝕過(guò)一樣；穴蝕現(xiàn)象最嚴(yán)重時(shí)，四點(diǎn)會(huì)穿透缸套壁，使機(jī)體內(nèi)的冷卻液體進(jìn)人氣缸，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生嚴(yán)重事故。穴蝕與其他型式的腐蝕聯(lián)合作用時(shí)，損壞速度將成倍乃至幾十倍地增長(zhǎng)。 2 液壓系統(tǒng)穴蝕 生液壓系統(tǒng)空穴的主要因素： （ 1）油液質(zhì)量。如果油液抗泡沫性差，易于汽化并形成泡沫，就容易引起穴蝕。 （ 2）油位過(guò)高或過(guò)低。油位過(guò)高，油液受機(jī)械攪拌 而易使氣體溶在油液內(nèi)；油位過(guò)低，工作泵易吸人空氣導(dǎo)致循環(huán)油液流量不足，加大了油液中空氣或水形成氣泡的機(jī)率。例如，變速器油位過(guò)低，在變速泵進(jìn)口處的壓力會(huì)低于油的汽化壓力，油液便汽化或蒸發(fā)，析出氣泡，這些氣泡流到高壓區(qū)會(huì)迅速破裂從而產(chǎn)生穴蝕現(xiàn)象。 （ 3）油液過(guò)熱。油溫過(guò)高，油液易汽化，水分蒸發(fā)，泡沫與空氣泡增 3 多，穴蝕現(xiàn)象增加。 （ 4）油液壓力的變化頻率高。壓力變化的頻率直接影響空氣泡的形成與破裂速度，壓力變化頻率高的部位，穴蝕速度快。如工程機(jī)械作業(yè)時(shí)需不停地操縱動(dòng)臂 和鏟斗，因而分配閥閥芯與油道相對(duì)應(yīng)的位置處，因壓力變化頻率高，穴蝕現(xiàn)象也最嚴(yán)重，全部變黑形成積炭且有小坑和劃傷。 （ 5）冷卻水質(zhì)量不佳。當(dāng)冷卻水中含有腐蝕介質(zhì)（如酸根離子）時(shí)，會(huì)形成腐蝕與穴蝕的聯(lián)合作用，加速穴蝕速度。 （ 6）空氣和水分侵入油液。侵人油液系統(tǒng)的空氣和水分愈多，產(chǎn)生穴蝕的范圍愈廣?？諝馇秩说那乐饕潜玫奈涂诩肮芙宇^處因密封不嚴(yán)，導(dǎo)致空氣進(jìn)人系統(tǒng)。水分侵人的主要渠道是怕冷卻器內(nèi)漏。 （ 7）冷卻系統(tǒng)的保養(yǎng)欠佳。對(duì)缸套穴蝕有較大影響的是散熱器壓力蓋和節(jié)溫器，一個(gè)好的 散熱器壓力蓋可以保持冷卻液的壓力比蒸氣壓力高，從而可以減少穴蝕的產(chǎn)生。而節(jié)溫器使冷卻液保持在合適的溫度范圍，可以降低氣泡破裂時(shí)的能量，因此若保養(yǎng)不良造成溫度、壓力失常會(huì)加速穴蝕的速度。 （ 8）使用條件。工程機(jī)械的工作過(guò)程粗暴，特別是柴油機(jī)，最大爆發(fā)壓力大，引起側(cè)向敲擊力相應(yīng)增大，從而引起穴蝕增加。 防穴蝕的措施主要有： （ 1）選用的油液要保證油品質(zhì)量和適宜的粘度。嚴(yán)格按油尺標(biāo)準(zhǔn)加油，保持系統(tǒng)清潔。加油時(shí)必須注意清潔，切勿帶進(jìn)水分和雜質(zhì)；加冷卻水時(shí)，水中一定不要含腐蝕物質(zhì)。工程機(jī)械 的各種油液油尺均標(biāo)有上限和下限刻度，控制油量的正常標(biāo)準(zhǔn)有利于降低穴蝕。應(yīng)定期清洗磁鐵粗濾器，更換各種濾芯，保持油液清潔。注意檢查油位。油質(zhì)和油色，如果發(fā)現(xiàn)工程機(jī)械液壓系統(tǒng)中有水珠、油液變成乳白色或油液呈泡沫狀時(shí)，應(yīng)仔細(xì)查找水和空氣的來(lái)源，檢查油冷卻器和各管接頭處的密封性。 （ 2）防止油溫過(guò)高，合理設(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)，保證油溫正常。如果出現(xiàn)故障，應(yīng)進(jìn)行分析，及時(shí)排除。如出現(xiàn)油路不暢通，冷卻水過(guò)少或內(nèi)、外泄漏時(shí)，應(yīng)立即排除。 （ 3）減少液壓沖擊。操縱各液壓操縱閥、分配間不宜過(guò)快、過(guò)猛，也不宜過(guò)于頻繁 地加大油門(mén)，以減輕液壓沖擊。 （ 4）保持各結(jié)合面的正常問(wèn)隙。在制造或修理時(shí)，按裝配的公差下限裝配可以減少穴蝕的影響。如已發(fā)生穴蝕現(xiàn)象，只能用金相紙拋光除去積炭，切不可用一般的細(xì)砂紙打磨。 4 （ 5）正確保養(yǎng)冷卻系統(tǒng)。保證散熱器壓力蓋完好并能正常工作，可以減少穴蝕的產(chǎn)生；讓冷卻系統(tǒng)的溫度保持在合適的范圍，以降低氣泡破裂的能量；使用適量的冷卻液添加劑，可抑制銹蝕作用。 （ 6）操作過(guò)程要平穩(wěn)，避免壓力沖擊。 3 氣泡 中氣泡的來(lái)源及其對(duì)系統(tǒng)的危害 （ 1）氣泡的來(lái)源 液壓油在生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)以及系統(tǒng)在大氣壓力下工作，因此油液中含有空氣是不可避免的。往往把油中空氣稱(chēng)之為摻混空氣，摻混空氣是以直徑很小的球狀氣泡懸浮于油中，摻混空氣的生 成有兩條途徑： ①主要是通過(guò)油箱和泵的吸入管摻混入油內(nèi)，如油箱油面太低，泵吸入管口半露于油面或淹深很淺時(shí)，均可將空氣吸入；若泵的進(jìn)油管路漏氣，則大量的空氣會(huì)被吸入；再如系統(tǒng)回油管口高于油箱油面時(shí)，高速?lài)娚涞南到y(tǒng)回油卷帶著空氣進(jìn)入油中，又再度經(jīng)油泵帶入系統(tǒng) 。 ②實(shí)踐雖然證明溶解于油液中的空氣，對(duì)油的物 理性質(zhì)沒(méi)有什么直接的影響。但溶解了一定數(shù)量的空氣處于飽和狀態(tài)的油液，流經(jīng)節(jié)流口或泵入口段，當(dāng)絕對(duì)壓力下降到油液的空氣分離壓時(shí)，油中過(guò)飽和的空氣就會(huì)被析出，使本來(lái)溶解于油中的微細(xì)氣泡聚集成較大的氣泡 出現(xiàn)在系統(tǒng)中。 （ 2）對(duì)系統(tǒng)的危害 從經(jīng)濟(jì)性和系統(tǒng)工作質(zhì)量的角度來(lái)看，油中氣泡對(duì)系統(tǒng)的危害是相當(dāng)大的，主要有以下幾個(gè) 方面： ①系統(tǒng)工作不良。在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，油液是動(dòng)力的傳遞介質(zhì)，在沒(méi)有空氣混入的場(chǎng)合下，其壓縮率約為（ 5 ～ 7）× 10，也就是壓力增加 10，容積僅 被壓縮減少為 因 此，在一般的液壓系統(tǒng)中可以認(rèn)為油是非壓縮性流體，而不考慮其壓縮性。一旦油中混入空氣，其壓縮率便會(huì)大幅度增加，油液本身具有相當(dāng)高的剛度或是大的體積彈性系數(shù)（壓縮率的倒數(shù)）則大大減低，嚴(yán)重地危害著系統(tǒng)的工作可靠性，如自動(dòng)控制失靈、工作機(jī)構(gòu)產(chǎn)生間歇運(yùn)動(dòng)、被加工件的廢品率增大等。由于氣泡引起的裝置誤動(dòng)作還會(huì)發(fā)生機(jī)械及人身事故。 ②油溫升高。氣泡如在泵等的瞬間壓縮之后，其溫度會(huì)急劇升高。如果氣體不溶解于油中，其絕熱壓縮的溫升近似值是不難計(jì)算的，例如，將35℃的氣泡加壓至 ，其溫升可達(dá)到 580℃。氣泡在達(dá)到高溫之后，其周?chē)挠捅銜?huì)產(chǎn)生燃燒，成為系統(tǒng)油溫驟然升高的主要原因。然而空氣是 5 難以導(dǎo)熱的，油中存有氣泡時(shí)，其導(dǎo)熱系數(shù)大大減低，嚴(yán)重地影響著油的冷卻效 果。油溫升高帶來(lái)的不良后果有以下幾個(gè)主要方面： 溫的升高是促進(jìn)油液氧化的主要原因。根據(jù)氧化的機(jī)理可知，油溫在 60℃以上時(shí)每升高 10℃，其氧化速度成倍遞增。氧化后的油液通常都會(huì)使粘度增加并生成酸性化合物，引起系統(tǒng)中金屬件的腐蝕現(xiàn)象。并且氧化物的化學(xué)性質(zhì)一般比熱解作用的產(chǎn)物更為活潑，所以更容易產(chǎn)生渣泥，連 同鐵銹、金屬屑等機(jī)械雜質(zhì)又作為氧化過(guò)程的催化劑，使油液加速氧化 。一般希望油溫能在 90℃以下，使其具有好的化學(xué)穩(wěn)定性。 b. 油的潤(rùn)滑性能下降。性能良好的油液能在金屬摩擦表面形成牢固的油膜。油膜的強(qiáng)度和厚度主要取決于油液的質(zhì)量。變質(zhì)后的油液其油膜強(qiáng)度不足以承受工作負(fù)載的壓力，致使金屬表面互相接觸，從而導(dǎo)致摩擦力急劇增加，加速零件的磨損，所以說(shuō)油液的潤(rùn)滑性對(duì)于液 壓裝置具有重要意義。 壓系統(tǒng)中采用的密封件均由不同化學(xué)成分的材料制成各種形式的密 封圈、墊，不但要求與油液有好的相容性，而且還要要 求有適當(dāng)?shù)墓ぷ饔蜏?，如油溫超過(guò)密封件的正常耐熱溫度，便會(huì)使其加速老化，失去應(yīng)有的彈性，而導(dǎo)致過(guò)早地喪失密封性能。 ③導(dǎo)致氣蝕的發(fā)生。油中氣泡被油液帶到高壓區(qū)時(shí)，體積急劇縮小，氣泡又重新凝聚為液體，使局部區(qū)域形成真空，周?chē)后w質(zhì)點(diǎn)以高速來(lái)填補(bǔ)這一空間，質(zhì)點(diǎn)互相碰撞而產(chǎn)生局部高壓，形成液壓沖擊，使局部壓力升高可達(dá)數(shù)百甚至上千個(gè)大氣壓力。如果這個(gè)局部液壓沖擊作用在固體壁面上，可引起固體壁面的剝蝕，稱(chēng)之為氣蝕現(xiàn)象，它對(duì)系統(tǒng)的危害性很大。油中氣泡還能起系統(tǒng)的振動(dòng)和噪聲的增加以及泵的容積效率減低等不良影響。 統(tǒng)氣泡去除方法的剖析人們對(duì)氣泡研究及其危害性的認(rèn)識(shí)雖然存在差異，但在液壓裝置的設(shè)計(jì)制造過(guò)程中均考慮了氣泡的去除問(wèn)題，那就是沿用至今唯一方法，即利用系統(tǒng)中必備的油箱進(jìn)行氣泡的去除，盡管在油箱的結(jié)構(gòu)上采取了多種措施，如水平截面積大于油液深度、設(shè)置隔板而延長(zhǎng)油在油箱內(nèi)的停留時(shí)間、進(jìn)出油口盡量設(shè)置得遠(yuǎn)些以及體積要大等。但從氣泡去除效果以及裝置結(jié)構(gòu) 方面來(lái)看仍有下列不足： （ 1）氣泡去除效果差采用油箱自然去除法，就是靠氣泡自身的浮力而自行浮至油面溶入大氣的方法。氣泡的直徑一般為 果 氣泡界面的油液沒(méi)有作向上運(yùn)動(dòng)的話，完全要靠自身浮力克服 油液的摩擦阻力而向上運(yùn)動(dòng)。根據(jù)斯托克斯法則可知，氣泡的上浮速度與氣泡的大小及油液粘度有關(guān)，也就是說(shuō)上浮速度與氣泡大小成正比、與油液粘度成反比。如直徑 6 為 氣泡在粘度為 100× 10s 的油液中每分鐘只上浮 30于泵的攪拌作用，微細(xì) 化后的氣泡再經(jīng)閥口高速?lài)姵龀蔀槿榛籂顨馀?，即使在油箱?nèi)滯留相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，靠自行浮上也是極其困難的。由此可見(jiàn)，僅靠油箱來(lái)去除氣泡，其效果是相當(dāng)差的，研究和開(kāi)發(fā)強(qiáng)制式氣泡去除裝置 勢(shì)在必行。 （ 2）液壓 裝置結(jié)構(gòu)增大油箱除具有儲(chǔ)油、冷卻功能之外，體積大的一個(gè)根本原因就是考慮到氣泡的去除，我國(guó)油箱的體積一般為泵流量的 3～ 5 倍，美國(guó)行業(yè)規(guī)定油箱的體積不得小于泵流量的 3 倍。由于采用 大體積油箱，往往使裝置整體結(jié)構(gòu)變大，且不經(jīng)濟(jì)。 制式氣泡去除器 （ 1）基本結(jié)構(gòu)與原理 強(qiáng)制式氣泡去除器的基本結(jié)構(gòu)。主要由進(jìn)油腔、工作腔、導(dǎo)向葉輪、出油腔及排氣管等組成。當(dāng)油液從切線方向進(jìn)入油腔時(shí)，以一定的動(dòng)能沖向?qū)蜉喨~片，在導(dǎo)向輪的作用下，液體作螺旋加速運(yùn)動(dòng)，由于油液質(zhì)量大于氣泡質(zhì)量，在離心力的作用下，氣泡向中心軸 線處集聚，中心軸線上的壓力是隨著液流螺旋加速度的增加而遞減的，在工作腔最小直徑處的中心壓力最低，氣泡在中心軸線上的壓差和接近中心液流的連帶作用下向工作腔最小直徑處運(yùn)動(dòng)而集合，在工作腔與出油腔結(jié)合處的右側(cè)附近，液流由于沒(méi)有螺旋運(yùn)動(dòng)，所以此處的壓力高于出油腔入口處的壓力，大量聚積起來(lái)的氣體在壓力的作用下通過(guò)排氣管排出裝置之外。 （ 2）本裝置的主要特點(diǎn) ①由于液流在工作腔的旋流半徑很小，氣泡很容易向中心方向移動(dòng)。還有在工作腔的液體有較大的離心加速度，所以在半徑方向上形成了較大的壓力梯度，十分有助 于氣泡的析出。 ②進(jìn)入到工作腔的液體在導(dǎo)向葉輪作用下具有較大的角動(dòng)能，促使液體能夠維持較長(zhǎng)距離的加速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這就增加了氣泡隨油在工作腔內(nèi)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，所以有著相當(dāng)高的氣泡去除 效率。 ③本裝置具有較大的壓差范圍，所以有較大的流量適應(yīng)區(qū)域，即對(duì)于某一規(guī)格的裝置來(lái)說(shuō)，最大流量不小于最小流量的三倍，通過(guò)控制進(jìn)油壓力，可使本裝置在一定流量范圍內(nèi)的任 一流量下均處良好的氣泡去除工況。 ④適用于動(dòng)力傳遞介質(zhì)的任何粘度油液的氣泡去除。 ⑤由于本裝置體積較小，可以忽略其內(nèi)部通流液體的 重量，所以具有任意的安裝位置，而不 影響氣泡去除效果。 7 （ 3）應(yīng)用方式及其效果 ①單獨(dú)使用。將本裝置的進(jìn)油腔與系統(tǒng)回油路相接，出油腔直接通向油箱，一遍去除效果 最高可達(dá) ②與泵組合使用。將本裝置的進(jìn)油腔與系統(tǒng)回油路相接，出油腔與泵的進(jìn)油口相接，一遍 去除效果最高可達(dá) 100%。兩種方式共同的特點(diǎn)：一是均安裝于油箱內(nèi)，不怕泄漏；二是安裝方便，組成簡(jiǎn)單；三 是無(wú)需專(zhuān)用動(dòng)力，節(jié)省能源。就謀求油壓系統(tǒng)高效率、低成本，把著眼點(diǎn)放在油的質(zhì)量上，這種說(shuō)法一點(diǎn)兒也不過(guò)份。從液壓裝置的使用成本來(lái) 看，除了動(dòng)力源耗能之外，就要數(shù)液壓油了。如果能延長(zhǎng)油的使用周期，那么就可以使液壓系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間地處于高效率、低成本的良好狀態(tài)。事實(shí)說(shuō)明，要使液壓油長(zhǎng)時(shí)間的質(zhì)量穩(wěn)定，關(guān)鍵的問(wèn)題是要解決好油中混入空氣這一對(duì)油液危害最大的難題。對(duì)此，開(kāi)發(fā)和應(yīng)用強(qiáng)制式液壓油氣泡去除裝置有著十分重要的意義。 of of 8 附錄 2 翻譯 非開(kāi)挖技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用 摘要： 該文分析了非開(kāi)挖技術(shù)特點(diǎn)、工藝流程、施工 設(shè)備、管材粘接及安裝，認(rèn)為目前在特拉華州地區(qū)進(jìn)行大規(guī)模管網(wǎng)施工的情況下，為了達(dá)到最小破壞和最大保護(hù)環(huán)境的目的，采用非開(kāi)挖技術(shù)施工勢(shì)在必行。另外，該文還提出了非開(kāi)挖技術(shù)施工中值得注意的問(wèn)題。 關(guān)鍵詞： 非開(kāi)挖技術(shù) 電力工程 線路 1 非開(kāi)挖技術(shù)的特點(diǎn) 與其它技術(shù)相比，非開(kāi)挖技術(shù)起步較晚。但是值得注意的是在最近 20多年中，非開(kāi)挖技術(shù)無(wú)論在理論上，還是在施工工藝方面，都有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。非開(kāi)挖技術(shù)是極為重要的一種都市鋪設(shè)管道的施工手段，采用非開(kāi)挖技術(shù)鋪設(shè)管道具有若干得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。 不開(kāi)挖地面，就能穿越公路、 鐵路、河流，甚至能在建筑物底下穿過(guò)，是一種能安全有效地進(jìn)行環(huán)境保護(hù)的施工方法。 非開(kāi)挖技術(shù)不開(kāi)挖地面，故而被鋪設(shè)管道的上部土層未經(jīng)擾動(dòng)，管道的管節(jié)端不易產(chǎn)生段差變形，其管道壽命亦大于開(kāi)挖法埋管。 采用房下非開(kāi)挖技術(shù)能節(jié)約一大筆征地拆遷費(fèi)用，減少動(dòng)遷用房，縮短管線長(zhǎng)度，有很大經(jīng)濟(jì)效益。 2 非開(kāi)挖方法 術(shù)準(zhǔn)備 下現(xiàn)狀管線勘查 根據(jù)工程所能提供的工程現(xiàn)場(chǎng)地下管網(wǎng)資料，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地下管網(wǎng)進(jìn)行復(fù)查，準(zhǔn)確掌握地下各種管線和其他基礎(chǔ)設(shè)施的分布及埋深，為導(dǎo)向孔軌跡提供準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)依據(jù)。 形地貌測(cè)量 根據(jù)市政管理部門(mén)審批的路由，按施工區(qū)域地形及路線定出鉆孔軸線，沿軸線的地表走向標(biāo)定地面有效標(biāo)定點(diǎn)的距離和方位以及各個(gè)標(biāo)定點(diǎn)的地面標(biāo)高（或高差），為導(dǎo)向孔施工時(shí)地面跟蹤監(jiān)測(cè)提供準(zhǔn)確依據(jù)。 場(chǎng)地質(zhì)勘查 掌握鉆孔工作區(qū)地層特征，為成孔工藝提供鉆探參數(shù)。 計(jì)理論導(dǎo)向參數(shù)表 9 畫(huà)出設(shè)計(jì)敷管路由圖及設(shè)計(jì)敷管軌跡斷面圖，將以上勘測(cè)結(jié)果反映在圖上，制訂工藝方案。 工場(chǎng)地準(zhǔn)備 工場(chǎng)地 文明施工，施工區(qū)域要安裝防護(hù)圍欄，施工機(jī)械、機(jī) 具和材料要按規(guī)范安裝和堆放，需占用道路或人行道的區(qū)域應(yīng)設(shè)置明顯的施工安全標(biāo)識(shí)，引導(dǎo)車(chē)輛和行人合理分流，夜間要設(shè)立反光標(biāo)識(shí)和警示燈，施工區(qū)域分為機(jī)械作業(yè)區(qū)和下管作業(yè)區(qū)。 業(yè)工作坑 根據(jù)施工工藝要求開(kāi)挖入射作業(yè)坑及下管作業(yè)坑，同時(shí)做好作業(yè)坑的支護(hù)和降水工作。 械進(jìn)場(chǎng)及安裝 施工機(jī)械進(jìn)場(chǎng)就位需調(diào)用汽車(chē)和吊車(chē)，通常要臨時(shí)占用道路；吊裝現(xiàn)場(chǎng)須設(shè)好臨時(shí)路障等安全設(shè)施；鉆機(jī)、動(dòng)力站和施工器具就位要充分利用現(xiàn)有場(chǎng)地空間，合理布局；安裝鉆機(jī)的地基必須堅(jiān)實(shí)、平整，對(duì)松軟地基必須進(jìn)行加固后才能 安裝鉆機(jī)，鉆機(jī)安裝在入射點(diǎn)處，調(diào)整鉆機(jī)傾角為設(shè)計(jì)入射角后固定鉆機(jī)；連接動(dòng)力站，連接泵站。 航儀器標(biāo)定 將探頭裝入導(dǎo)向鉆探頭盒中，將導(dǎo)向鉆頭放置在無(wú)其他信號(hào)干擾的場(chǎng)地內(nèi)，打開(kāi)導(dǎo)航儀，檢查導(dǎo)航儀工作情況并進(jìn)行標(biāo)定。 工步驟 向孔施工 施工準(zhǔn)備：將導(dǎo)向鉆頭安裝連接，檢查探頭發(fā)射的各個(gè)參數(shù)是否正常，探頭電池容量是否足夠。 開(kāi)孔：為保證入射角的準(zhǔn)確和穩(wěn)定，開(kāi)孔時(shí)須保持連續(xù)鉆進(jìn)至少 時(shí)宜采用低鉆速、小泵量、慢進(jìn)尺。 造斜鉆進(jìn)：調(diào)整鉆頭工具面向角至需要 角度，鉆機(jī)頂進(jìn)形成造斜段，導(dǎo)航儀跟蹤監(jiān)控鉆頭仰角的變化，根據(jù)不同的土層，頂進(jìn)結(jié)合鉆進(jìn)，勿使仰角的變化超過(guò)鉆桿的最小曲率半徑。 保直鉆進(jìn)：鉆機(jī)勻速回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，給進(jìn)速度盡量快，使導(dǎo)向孔直線段更平直。 設(shè)計(jì)導(dǎo)向鉆進(jìn)參數(shù)表。 10 拉擴(kuò)孔 孔徑設(shè)計(jì)：根據(jù)敷設(shè)管道的直徑和根數(shù)計(jì)算需要成孔的最小直徑，既不能過(guò)大，也不可過(guò)小，成孔直徑過(guò)大，敷設(shè)管道周?chē)翆犹自斐陕访嫦孪荩煽字睆竭^(guò)小，會(huì)使拉管阻力增大，引起脫管或管道變形。 分級(jí)擴(kuò)孔：各級(jí)擴(kuò)孔分別為一級(jí)φ 200級(jí)φ 250級(jí)φ 300級(jí)φ 400級(jí)φ 500。根據(jù)設(shè)計(jì)的成孔直徑，由小到大分級(jí)擴(kuò)孔，直至擴(kuò)到工藝要求的孔徑。 孔壁加固：擴(kuò)孔的同時(shí)通過(guò)擴(kuò)孔鉆頭向孔中注入泥漿，泥漿的濃度根據(jù)不同的土層條件來(lái)配制。泥漿滲透到孔壁中，通過(guò)擴(kuò)孔鉆頭的擠壓和磨擦，起到對(duì)孔壁的維護(hù)和穩(wěn)定作用。 回拉敷管：拉管過(guò)程中的回拉力要克服管道與孔壁摩擦力，成孔的質(zhì)量與導(dǎo)向孔的曲線形狀以及擴(kuò)孔工藝有著密切關(guān)系，正常情況下敷設(shè) 的回拉力不應(yīng)超過(guò) 5力過(guò)大會(huì)造成管材斷裂或變形。 3 施工設(shè)備 非開(kāi)挖設(shè)備主要由以下幾部分組成。 導(dǎo)航 系統(tǒng)：用于在鉆進(jìn)過(guò)程中對(duì)鉆頭進(jìn)行定位，以確定鉆頭的傾斜角度和鉆進(jìn)方向。由發(fā)射器、接收器、控制臺(tái)、搖控顯示器、電源等組成。包含有軟件系統(tǒng)的導(dǎo)航部分，不僅能繪制施工圖，還能對(duì)工程進(jìn)行評(píng)價(jià)、分析、實(shí)時(shí)記錄設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、打印施工資料等。目前雷達(dá)導(dǎo)航的非開(kāi)挖高端技術(shù)在國(guó)內(nèi)已有采用，計(jì)算機(jī)導(dǎo)航技術(shù)已被普遍使用。 主機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)、機(jī)載泥漿泵、動(dòng)力鉗、鉆桿及其裝卸系統(tǒng)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。它用于提供鉆進(jìn)、回旋的動(dòng)力以及對(duì)鉆進(jìn)的控制。目前，國(guó)產(chǎn)的非開(kāi)挖機(jī)在鉆頭 100r/轉(zhuǎn)速下，扭矩已達(dá) 15~20 鉆具由 鉆頭、回?cái)U(kuò)鉆頭、鉆桿等組成。不同的施工需要和不同的地質(zhì)要選用不同的鉆頭。非開(kāi)挖工程使用的鉆桿與地質(zhì)勘探的鉆桿有所區(qū)別，有很大的彈性、韌性和抗扭強(qiáng)度、耐磨損。鉆具在航道鉆通以后，還要對(duì)通道回?cái)U(kuò)和牽引管線，使電纜便于穿過(guò)。 泥漿攪拌系統(tǒng)可增加鉆頭的潤(rùn)滑作用，降低鉆進(jìn)阻力和鉆頭的工作溫度，提高管壁的強(qiáng)度等。泥漿還減小鉆頭磨損、軟化地層、易于鉆進(jìn)以及利用泥漿的的流動(dòng)性和粘結(jié)力使鉆孔產(chǎn)生的巖粒、砂粒處于懸浮狀態(tài)，以利于護(hù)壁和清孔，由泥漿罐和高壓輸送泵及高壓連接管構(gòu)成。該技術(shù)可用來(lái)鋪設(shè)直徑 40 2500各種 地下管線，距離可達(dá)十幾 m 至幾 徑 老城城網(wǎng)升壓改造工程中得到充 11 分利用。該項(xiàng)技術(shù)與傳統(tǒng)的 "挖槽埋管法 "相比，具有不破壞環(huán)境、不影響交通、施工精度高、施工安全性好、周期性短、成本低、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)。 4 管材粘接及安裝 使用 材須提前 24小時(shí)將管材粘接好，以保證接頭的抗拉強(qiáng)度。 下管作業(yè)要根據(jù)不同材質(zhì)的特點(diǎn)做成斜坡，防止坑下管角度過(guò)大折斷管材。 連接管材和鉆桿的分動(dòng)器安裝之前要仔細(xì)檢查，防止拉管過(guò)程中出現(xiàn)卡鉆。 拉管時(shí) 孔中須注滿泥漿或水，以減小拉管阻力。 5 施工時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件 沿管線土層變化頻繁，所以在非開(kāi)挖技術(shù)施工前必須了解土層的變化情況。此外對(duì)于要經(jīng)過(guò)回填土地段，需要提前加固處理，以防非開(kāi)挖技術(shù)施工后地表有過(guò)大的下沉。 毒氣體的檢測(cè)與防護(hù) 非開(kāi)挖技術(shù)施工的地層一般會(huì)通過(guò)淤泥層，腐爛物、植物體會(huì)在地下形成有毒氣體，危害施工人員的健康和生命，所以有人員在非開(kāi)挖技術(shù)內(nèi)操作的情況下，需要定時(shí)監(jiān)測(cè)管內(nèi)有毒氣體含量，采用通風(fēng)裝置予以解決。 前探查地下管線 盡管先進(jìn)的非開(kāi)挖技術(shù)設(shè)備具有在施工的探查前進(jìn)路線不遠(yuǎn)距離管線的能力，但是采用在地面提前查明地下管線仍是值得開(kāi)展的，這對(duì)于保證通訊、電力、上水、排水、煤氣等其它管線安全運(yùn)營(yíng)，確保公眾正常生活仍有必要。 越建筑物時(shí)對(duì)基礎(chǔ)的探查 非開(kāi)挖技術(shù)在建筑物基礎(chǔ)下施工時(shí)，需要明確施工路線上所遇到的基礎(chǔ)類(lèi)型，對(duì)于部分基礎(chǔ)非開(kāi)挖技術(shù)頂進(jìn)前可采取托換、加固措施。 進(jìn)計(jì)算 頂進(jìn)計(jì)算：其一包括準(zhǔn)確計(jì)算頂進(jìn)推力，根據(jù)計(jì)算結(jié)果選定相應(yīng)的油缸類(lèi)型和確定中繼間的分布；其二是工 作井設(shè)計(jì)，根據(jù)計(jì)算得到的最大頂力，提出工作井的加固方案。 6 結(jié)論 鑒于以上非開(kāi)挖技術(shù)的技術(shù)分析，我們認(rèn)為在特拉華州地區(qū)選擇合適非 12 開(kāi)挖技術(shù)機(jī)械進(jìn)行非開(kāi)挖技術(shù)施工，從技術(shù)上講是完全可行的，從社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益上來(lái)講是巨大的。我們所需要做的工作是針對(duì)特拉華州土層特點(diǎn)選用相應(yīng)的非開(kāi)挖技術(shù)設(shè)備進(jìn)行施工。不可更改的是歷史，著意刻畫(huà)的是未來(lái)。我們認(rèn)為，為了從根本上改變特拉華州市的管網(wǎng)亂挖現(xiàn)象，從政策法規(guī)方面予以規(guī)范是完全必要的；另外一面從切實(shí)做到保護(hù)環(huán)境入手，加大推廣非開(kāi)挖施工技術(shù)力度勢(shì)在必行。我們可以預(yù)見(jiàn)未來(lái) 的管線鋪設(shè)技術(shù)將以非開(kāi)挖技術(shù)為支撐。 of o－ of is of in to of o－ is In o－ o－ it is in 0 in in is a o － 13 a of a of is a a of a 2 he of to on to of to to by of up of to an of of of 14 be in of 20 be by or be to be at in to to to a of in to of 15 to be a of be to in of in of of 2.3 to is to to be at to to a of of to to a 16 to to of of a as a i, a or of 2002 φ 250300 φ, 4 φ 400 500to ik to to of in ik to ik s VC E kN to a or by 3 by of a to 17 o－ in It to o－ in 00r/5~20 by to of of of to in to to to of of in a 18 of a be 0mm 500 mm of up 0 m to o－ in no to of is a as 4 to be 4 in to of of to to of to of in to of to or to 5 5.1 in 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