顶管注浆减阻技术.doc

顶管注浆减阻技术.doc天行健，君子以自强不息。
地势坤，君子以厚德载物。
顶管注浆减阻技术
近年来，顶管技术朝着大管径、长距离的施工方向发展。特别是在繁华大都 市的市政建设项目中，长距离地下顶管技术以其独有的优势被广泛地应用。
然而由于我市土质多为亚粘土、沙性土，顶进中摩阻系数大而使顶进长度 受到限制。所以开发新的减阻技术，是实现大管径、长距离顶进的关键。
1长距离顶进的方法、减阻材料及工艺效果
目前实现顶管的长距离施工的技术保证措施， 除了设置中继间外，更重要的 是通过注浆工艺来减小管材与土壤的摩擦阻力。采用注浆工艺润滑、减阻后可以 使顶距提高40%— 70%。
减阻用的主要材料是膨润土和水。当膨润土与水混合后，由于水掺人膨润土 中，膨润土在水中膨胀重量可以达到膨润土原重量的 600 %— 700 %。经搅拌储 存呈凝状，在有外力作用下呈流动状态，这种材料注夹在管外壳与土壤之间， 会 大大降低管节推进的摩阻力。静止时泥浆有良好的稳定性。为使膨润浆液有良好 的性能，在制浆过程中要适量加一些辅助原料：如纯碱、纤维素 CMC、缓凝剂
等。
膨润土又分为钙基膨润土和钠基膨润土， 吸收钙离子多的为钙基，吸收钠离 子多的为钠基膨润土，根据不同的土质选用不同的配方。通过施工我们总结发现： 在沙性土中钠基膨润土减阻效果较明显，资料分析显示它比钙基膨润土多含一层 极薄的硅酸盐，它与膨润土中的蒙脱石小粒子结合中易形成空隙构造，从而使浆 液膨润性增加。触变以后流动性好，静止下来有胶凝性与固化性。
高效钠基膨润土浆液配方是：膨润土 24kg，水76kg，。
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在不同的土质和施工条件下，对减阻泥浆性能有不同的要求。在沙性土质中， 土层易塌方，流沙与地下水压向整个管壁，普通浆液达不到减阻效果，如在淤流 沙层内，土层无水板结，遇水成流沙，膨润土会被流沙层内的水稀释，减阻效果 就差。在这种情况下，①、要提高浆液粘度；②、应掺入 CMC经***纤维素，
以提高浆液抗剪切能力及润溶性。 配方中的纯碱可提高浆液稠度，增加钠离子改 变土粒子水化性能，但若加倍过量投入会破坏浆液的性能。
将搅拌好的浆液放入储浆罐中，须经 3—4h存储待膨润土颗粒充分吸水膨 胀(吸水率2h，430 % )方可使用。此时浆液性能几项指标约为：粘度 80s，静切 力21mg / cm2， —10，。粘稠度适中，用木锨棒插入 液中能立住。
应注意的是：各地生产的膨润土成分特性相差较大，使用前要取样做试验。
在被顶进的混凝土管材上预留 3—4个注浆孔，用口径为1英寸() 的橡胶管与各注浆孔连接，接到主注浆管上，再用软管连接到注浆泵上，泵的一 端连接到储浆罐上。
近些年由于顶管采用注浆减阻工艺使顶管工程的口径及顶距都有大幅度提
高，最大管径和最大顶距分别达到 2400mm和290m。
2注浆工艺中的顶力、摩擦力确定
顶力是顶管工作中的重要因素，后背主顶千斤的顶力要克服各种阻力方能前 进，如管材自重，顶进惯入阻力，摩擦阻力，管道上垂直、水平的侧压力等。又 由于影响顶力值的原因较多，如：土质特性、覆土深度、土壤含水量、顶进管径 的大小及长度、管材表面光滑度、土压力、作业环境突变产生的摩擦阻力等，这 些因素往往复杂地交织在一起，在施工现场难以及时计算出来。经过总结、归纳、 综合，以及在特殊情况下采用安全系数法，
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同时在众多情况中找出主要因素，编 出了通常工程采用的经验公式，可简便计算顶力和摩擦阻力。
顶力计算经验公式如下：
P=10K 卩 LD
式中：P 一主顶推力（kN）;
K—安全系数（1 —，一般取1）;
卩一摩擦系数（）;
n —圆周率；
L—顶进长度（m）;
D—管材外径（m）。
泥水平衡式和土压平衡式顶管为封闭式顶进， 由于封闭式掘进机顶进过程中
产生迎面阻力P迎（kN/m2），这时的土压平衡或泥水平衡式摩擦系数为：
尸（P-P 迎）/（ 10K 冗LD）
式中：P迎一掘进机头截面积与土压力的乘积。
3顶管注浆减阻的事例
目前顶管较常用的方式是人工掘进式、 机械土压平衡式和泥水平衡式。而无 论采用哪种形式，长距离顶管施工中均采用注浆工艺减阻。在地质条件差的地段，
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有时推力上升很快，管道因土层阻力大导致顶管顶不动仍是其中最大难题。且长 距离顶进又受各种机具性能的影响和制约。 封闭式机头与开启式机头差异，重型