倍增滑轮组在非开挖抢险中的应用

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非开挖作为-种新型的地下管线建设方法，最近十年来在中国得到迅猛发展，非开挖钻机的型号也越来越大，但是在非开挖工程的施工中(尤其是长距离时)，经常会由于地质情况复杂、泥浆不满足要求等原因导致钻孑L缩径，使拖管阻力骤增，造成钻机的回拖力不足或拉坏钻具、管道，使非开挖管道抱死在孔内。而非开挖所用的管料非常昂贵，其中还涉及到施工工期、违约奉、施工单位的信誉等诸多问题，因此在最短的时间内将抱死在孑L内的管道拖出来就成为重中之重。针对这个问题，目前主要有三种解决方法：套管法、推管法、夯管锤法、滑轮组回拖法。本文主要介绍滑轮组回拖法。

1滑轮组简介滑轮是-种带沟槽的圆盘可绕中心轴转动的简单机械，是杠杆的变形。中心轴固定不动的滑轮叫定滑轮，是变形的等比杠杆(如图 1)，不省力但可以改变力的方向。中心轴跟重物-起移动的滑轮叫动滑轮，是变形的不等臂杠杆(如图2)，能省-半力，但不改变力的方向。

力1f L1L2L3R图 1定滑轮组A.j-支 A8★曩埔 AOj.1哦82AO图2定滑轮组若干的定滑轮和动滑轮的组合叫做滑轮组，滑轮组可以达到既省力又改变力的方向的目的。使用中，绳子的绕法决定了滑轮组的省力效果。动滑轮被N跟绳子承担，那每根绳子所承担的力就是所承载的力的N分之-。绳子的穿扰方法有多种，绳子被系缚的-端叫做固定端”，可以固定在动滑轮或定滑轮上；另-端叫做自由端”，为施力处。如图三为勘探技术研究所设计生产的用于非开挖抢险救援的滑轮组。

- f- L// . - I -三 二 三 三 二 ： 丰 士 上 士土 睦 土 童 土 土 土 圭 土 土三 至 三 三 三"-2" 三 三 三 三"-C" 三图 3勘探所非开挖抢险滑轮组第3期 袁明昕韦海瑞：倍增滑轮组在非开挖抢险中的应用2拉力计算在非开挖抢险中，对所需拉力进行大致的估算是非常重要的，忽略钢丝绳的刚性对系统造成的影响，现对-个滑轮进行受力分析，其受力情况如图四所示。由于滑轮与轴之间存在摩擦，导致滑轮主动端的拉力F大于从动端的力Fl。

1图 4 单滑轮 受力图由受力分析图得到以下关系式：F·RF1。R(F1 r式中：R-滑轮半径；r-滑轮轴的半径；- 滑轮与轴之间的摩擦系数(-般取0.1-0.15)。

由此得出： ，FFI'[ ]令 f为滑轮的阻力系数，则得到：K-urFFl·f下面以滑轮组的展开图来分析整个滑轮组的受力情况，如图五所示为所有与动滑轮相连的绳子进行编号。

茸定j-定滑艳姐(刖螨固定)-/ -f 66 1 2 4/-、 /，-、 /，-、麓力墙F动 魍(负蓑W)图5滑轮组受力图现设编号为n的绳子的拉力为Pn，由力学知识得到：W P1P2 P 由上面对单个滑轮的分析知：PIP1；P2P1×f；P3P2×fP1×f2；P lP.1×f-P1×f ；等号两边分别相加，并对右边提取公因式P ，得到：WP1×(1ff )；再利用等比数列求和公式整理，得：1 ，WPl× ；上- I施力端所需的外力：FPnP。×f ；代入上式得到：n-1F：w×(!二 ：1-f3成功案例2012年 12月，廊坊市光辉管线有限公司到勘探技术研究所非开挖中心寻求帮助，该公司非开挖施工过程中，铺设的燃气钢管抱死在孑L里。我中心了解情况后，迅速召开紧急会议，经讨论决定使用我部f-j自主设计的倍增滑轮组进行抢险救援，并成立救援小组迅速赶往现场展开救援行动。

4.1 施工地点：三河市杨庄镇现场隋况：钢管已经进入孔内210米。发射坑的返浆已经冻的很厚，在钢管进入孔内时角度达到30度，摩擦力很大，钢管卡死的位置正是 11米深的河底，通过土样可以判断出地表两米以下全是流沙，施工队伍由于缺乏经验没有加注任何化学泥浆或膨润土，导致事故发生。

施工方案：采用图五所示的穿绕方式，-开始我们将钢丝绳-端系于滑轮上，钻机单侧施力，但由于滑轮组单侧受力发生倾斜而失败，后改进为钻机和挖掘机在两端同时拉，却由于挖掘机动力不足失败了。最后，我们用钻机和挖掘机同时拉，当钢丝绳在动、定滑轮组之间绷紧后，将挖掘机固定起地锚的左右，钻机单侧施力，成功将管道拉出。方案示意图如下；4。2 注意事项(1)在定、动滑轮组之间的地面上铺薄钢板，减少滑轮组以及钢丝绳与地面之间的摩擦。

(2)在穿绕钢丝绳时，钢丝绳绕滑轮时发生弯非开挖技术 China Trenchless Technology 2013年 6月图6施工方案示意图折，反复弯折的次数愈多，钢丝绳中钢丝便愈易疲劳。

钢丝绳同向弯折的耐久性要比反向弯折的耐久性高- 倍，所以穿绕时应尽量避免反向弯折。

(3)施工前检查滑轮组的润滑是否良好，要保证滑轮转动顺滑。