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。空氣侵人的渠道主要是泵的吸油口及管接頭處因密封不嚴(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)墓ぷ饔蜏兀缬蜏爻^(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(huà)，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(xiàn)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(xiàn)處集聚，中心軸線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)定出鉆孔軸線(xiàn)，沿軸線(xiàn)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(xiàn)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?，成孔直徑過(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(xiàn)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(xiàn)，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(xiàn)，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(mǎn)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(xiàn)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(xiàn) 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(xiàn)不遠(yuǎn)距離管線(xiàn)的能力，但是采用在地面提前查明地下管線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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 so in a In to of to 19 of is 5.2 by of in of of o－ of of to be 5.3 Despite