DZK拔管封孔器在地鐵工程巖溶勘察中的應(yīng)用

董艷平, 鄭啟華, 楊曉春

(湖北省地質(zhì)局 武漢水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì),湖北 武漢　430051)

0　引言

近年來,隨著中國城市大規(guī)模建設(shè),在地鐵項(xiàng)目巖溶勘察[1]施工中,需采取物探跨孔電磁波CT、井下電視等勘察手段,為了保護(hù)井孔,鉆孔中需下入Φ75(60)mm的PVC塑料管。封孔前若不對(duì)PVC保護(hù)管進(jìn)行拔除,則難以保證封孔質(zhì)量,不僅對(duì)地鐵盾構(gòu)施工安全及施工環(huán)境造成不利影響,還會(huì)給城市防洪帶來管涌危害。本次巖溶勘察施工區(qū)域多位于城市繁華地段,施工作業(yè)受車流及人流量影響,白天一般不允許施工，而夜間施工鉆機(jī)、柴油機(jī)噪音過大擾民;利用鉆機(jī)拔管、封孔,其設(shè)備笨重、移動(dòng)困難、效率低、安全隱患高、操作復(fù)雜，且占地面積大,交通安全風(fēng)險(xiǎn)也隨之增大。

采用本院鄭啟華研發(fā)的專利產(chǎn)品——DZK拔管封孔器,其體積小、重量輕、易于運(yùn)輸裝卸,使用及維修方便,與傳統(tǒng)拔管封孔方案相比,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了工作效率,節(jié)約了生產(chǎn)成本,取得了一些成功的經(jīng)驗(yàn)和良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1　工程概況

武漢市軌道交通7號(hào)線是漢口中心區(qū)與武昌中心區(qū)的快速直達(dá)通道,溝通北部和南部兩大新城組群。該項(xiàng)目一期工程起于東方馬城,經(jīng)王家墩商務(wù)區(qū),沿建設(shè)大道、澳門路,從三陽路過長江,然后折向武昌火車站,沿恒安路、李紙路至終點(diǎn)野芷湖。線路全長30.85 km,均為地下線。據(jù)項(xiàng)目初勘資料,7號(hào)線一期工程Ⅲ、Ⅳ標(biāo)段中螃蟹甲站及螃蟹甲站—小東門站區(qū)間、小東門站、武昌火車站—瑞安街站區(qū)間、建安街站—南湖大道站區(qū)間、南湖大道站及南湖大道站—板橋村站區(qū)間段下伏基巖中分布有灰?guī)r,存在著灰?guī)r溶洞、土洞等不良地質(zhì)問題,因此需進(jìn)行巖溶勘察,采用工程地質(zhì)測(cè)繪和調(diào)查、物探、鉆探、室內(nèi)試驗(yàn)等綜合手段進(jìn)行研究,進(jìn)一步查明巖溶發(fā)育情況,以采取有效的工程措施和對(duì)策,為設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。

本次巖溶專項(xiàng)勘察要求鉆孔100%的封孔*武漢地鐵集團(tuán)有限公司，武漢地鐵鉆探封孔技術(shù)要求，2014。,因此拔管、封孔是該項(xiàng)目鉆探施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2　DZK拔管封孔器組成及性能指標(biāo)

2.1　設(shè)備組成

設(shè)備由底座、舉升器、吊臂、吊環(huán)、吊鉤、各種索具、桅桿、支架、導(dǎo)向輪、U型環(huán)、孔內(nèi)搗實(shí)器、纜繩等組成。設(shè)備組成部件見表1,設(shè)備結(jié)構(gòu)[2]見圖1。

續(xù)表1

圖1　設(shè)備裝配圖Fig.1　Assembly drawing of device

2.2　性能指標(biāo)

①舉升器行程:85 mm;②舉升器重量:30 kg;③最大起重量:1 t;④底座重量:5 kg;⑤產(chǎn)品凈高:1 050 mm;⑥底板尺寸:長400 mm×寬300 mm×厚8 mm;⑦支架重量:3 kg;⑧支架長度:3 m;⑨桅桿長度:1 m(指增高部分);⑩搗實(shí)器重量:25 kg;搗實(shí)器長度:80 cm;搗實(shí)器導(dǎo)管長度:100 cm;纜索材質(zhì):錦綸;纜索長度:50 m;纜索規(guī)格:Φ16 mm。

3　工作原理及注意事項(xiàng)

3.1　工作原理

3.1.1拔管工作原理

人工操控液壓操作閥,舉升器活塞上行,帶動(dòng)孔內(nèi)索具將孔內(nèi)PVC保護(hù)管從鉆孔中拔出?；钊麠U上行到額定高度后,固定好PVC保護(hù)管,打開卸壓閥,使活塞桿下行,同時(shí)向下移動(dòng)孔內(nèi)鎖具(本院楊曉春發(fā)明,現(xiàn)命名為楊氏索具),完成一個(gè)循環(huán)。具體見照片1及圖2。

照片1　DZK拔管封孔器工作照Photo 1　Working photo of DZK extubation sealing device

圖2　拔管工作原理圖Fig.2　Functional diagram of extubation

3.1.2封孔工作原理

在舉升器活塞頂端加裝桅桿、吊臂、定滑輪、支架,在舉升器底部加裝導(dǎo)向滑輪,將連接好搗實(shí)器的繩索通過定滑輪、導(dǎo)向輪后,將孔內(nèi)搗實(shí)器用人力提升至限定高度(注:搗實(shí)器提升高度不能高于孔口),在重力作用下加速下落,并在人力牽引作用下往復(fù)運(yùn)動(dòng),將已投入孔內(nèi)的、符合封孔技術(shù)要求的封孔材料搗實(shí),達(dá)到封孔目的。具體見圖3。

3.2　安全操作注意事項(xiàng)

(1) 使用設(shè)備前,操作者必須熟悉本產(chǎn)品性能及作業(yè)注意事項(xiàng);

(2) 使用前應(yīng)檢查設(shè)備是否安裝周正平穩(wěn),吊具是否安全有效;

(3) 必須按規(guī)定的承重能力使用,不得超載;

圖3　封孔工作原理圖Fig.3　Functional diagram of sealing

(4) 舉升器最大工作行程不應(yīng)超過活塞總高度的75%;

(5) 在非硬化地面作業(yè)時(shí)注意孔口向內(nèi)坍塌,必要時(shí)加大底座受力面積,防止傾覆傷人;

(6) 初拔時(shí)一定要均衡給壓,密切觀察吊索工作是否正常;

(7) 工作結(jié)束后,及時(shí)清理設(shè)備上的污漬,泥土等;

(8) 在作業(yè)過程中,若發(fā)現(xiàn)可疑現(xiàn)象,應(yīng)立即停止作業(yè),及時(shí)采取措施加以排除,在沒有排除故障前不得作業(yè)。

4　技術(shù)指標(biāo)及經(jīng)濟(jì)效益

通過武漢市軌道交通7號(hào)線一期工程巖溶專項(xiàng)勘察中對(duì)DZK拔管封孔器的使用,其拔管、封孔質(zhì)量明顯優(yōu)于常規(guī)的拔管封孔方法(手動(dòng)葫蘆、XY-1型鉆機(jī)),其質(zhì)量檢查結(jié)果見表2及照片2、照片3。

表2　質(zhì)量檢查結(jié)果表Table 2　Examination table of quality

現(xiàn)將DZK拔管封孔器、手動(dòng)葫蘆及XY-1型鉆機(jī)3種拔管封孔方案各項(xiàng)指標(biāo)作詳細(xì)比較(未計(jì)算管理、稅收等費(fèi)用),具體對(duì)比見表3。

通過表3各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比,發(fā)現(xiàn)采用DZK拔管封孔

照片2　DZK拔管封孔器拔出的PVC保護(hù)管Photo 2　PVC protective tube in DZK extubation sealing device

照片3　手動(dòng)葫蘆拔出的PVC保護(hù)管Photo 3　PVC protective tube in manual calabash

器與傳統(tǒng)的XY-1型鉆機(jī)拔管封孔相比,可每天節(jié)約施工成本940.60元,折合每孔可節(jié)約施工成本298.30元,可縮短工期75 d,累積可節(jié)約施工成本178 980.00元;與手動(dòng)葫蘆相比可每天節(jié)約施工成本553.40元,折合每孔可節(jié)約施工成本113.20元,可縮短工期25 d,累積可節(jié)約施工成本67 920.00元;且拔管量大幅度增加,回收利用后,每天可節(jié)約管材費(fèi)3 060.00元,為該項(xiàng)目共節(jié)約管材費(fèi)229 500.00元。

綜上所述,采用DZK拔管封孔器為該項(xiàng)目節(jié)約成本40余萬元,創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益;而武漢市目前規(guī)劃有十余條地鐵線要開工建設(shè),采用這一專利產(chǎn)品——DZK拔管封孔器拔管、封孔前景廣闊,所創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益將是巨大的。此外,該設(shè)備在施工過程中占地面積小,不會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成影響;且操作簡單,基本無安全風(fēng)險(xiǎn),社會(huì)效益好。

5　使用DZK拔管封孔器的優(yōu)點(diǎn)

(1) 體積小、重量輕、易于運(yùn)輸裝卸,使用及維修方便。本產(chǎn)品采用便攜的液壓設(shè)備,結(jié)合半自動(dòng)機(jī)械設(shè)備集合而成,產(chǎn)品凈高1 050 mm,舉升器重量25 kg,底座長400 mm、寬300 mm、厚8 mm、重量5 kg。

(2) 作業(yè)面積小,不會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成任何影響。本產(chǎn)品占地面積僅1.44 m2(包括安全圍擋面積),占地面積小,且不會(huì)產(chǎn)生噪音等環(huán)境污染問題。

表3　各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比表Table 3　Contrast table of various index

注:上述各項(xiàng)指標(biāo)所涉及的材料費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)、人工費(fèi)等均為現(xiàn)行市場(chǎng)價(jià)。

(3) 降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了工作效率。使用常規(guī)的拔管封孔方法,拔管時(shí)材料消耗大,工人勞動(dòng)強(qiáng)度高,且易發(fā)生管材扯斷或脫節(jié)事故,造成人力、物力及時(shí)間的浪費(fèi)。采用DZK拔管封孔器,利用液壓作為動(dòng)力源,僅需3人即可完成整個(gè)操作流程,降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

(4) 節(jié)約成本。利用DZK拔管封孔器不僅節(jié)約了安全圍擋及占道費(fèi)、動(dòng)力消耗、搬遷運(yùn)輸費(fèi)、人員工資等直接生產(chǎn)成本,且與傳統(tǒng)的拔管方案相比,由于采用液壓均衡給壓,拔管量大幅度增加,拔出的管材完整性好,回收利用率高,節(jié)約了管材費(fèi)。

6　結(jié)語

(1) DZK拔管封孔器結(jié)構(gòu)新穎,造型簡潔,具有輕便靈活、拆裝方便、無噪音、作業(yè)面積小等特點(diǎn),能夠安全、高效地從孔內(nèi)拔出PVC保護(hù)管,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了工作效率,縮短了工作耗時(shí)。不僅節(jié)約了施工成本,而且節(jié)約了管材費(fèi),可供類似工程項(xiàng)目推廣使用。

(2) DZK拔管封孔器在今后的使用過程中還可加以改進(jìn)。例如,可在底座下加裝可拆卸的輪子,便于設(shè)備搬遷;同時(shí)還可增大液壓油缸,提高設(shè)備起拔力。

參考文獻(xiàn)：

[1]城市軌道交通巖土工程勘察規(guī)范(GB50307-2012)[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2012.

[2]盧耀祖.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社,2004.