顶管注浆减阻技术
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简述顶管工程中的触变泥浆的使用【摘要】在给排水工程施工中,顶管是不开槽铺设地下管道的施工方法之一,多年来已被广泛采用。
但由于后背及管道受压强度有一定限制,因此顶进长度一般只能有限,在实际施工中,通过触变泥浆可以减少顶力,增加一次顶进的长度。
标签给排水工程;顶管工程;触变泥浆;减阻1 工程概况安栏排水泵站工程设计排涝量为10m3/s,地址位于新泰安市场附近的一片空地上,距旧泵站约200m,新泵站建成后将九曲河水通过泵站及泰安路覆盖下的暗渠排出。
本工程D1000混凝土顶管总长255米,从WA1~WA3号井。
单节顶进长度平均约80多米。
管材:顶管用管材均采用钢筋混凝土顶管,橡胶圈止水。
本工程顶管长度约为255m,根据设计图纸及施工现场的具体情况,在检查井位置设置工作井。
工作井采用逆筑法施工。
污水管管内底标高为-0.153~-0.1m,地面标高约2.7m,所以基坑开挖深度为2.853m,工作井为矩形,壁厚40cm,矩形断面内尺寸为6.5m×4.5m。
在顶管过程中,采用在管节四周注触变泥浆,减少顶力。
工程较顺利的完成。
2 触变泥浆和泥浆系统概述所谓触变泥浆,是膨润土分散在水中,其片状颗粒表面带负电荷,端头带正电荷。
如膨润土的含量足够多,则颗粒之间的电键使分散系形成一种机械结构,膨润土水溶液呈固体状态,一经触动(摇晃、搅拌、振动或通过超声波、电流)、颗粒之间的电键即遭到破坏,膨润土水溶液就随之变为流体状态。
如果外界因素停止作用,水溶液又变作固体状态。
该特性称作触变性,该水溶液称为触变泥浆。
泥浆系统有二个作用:第一:送走被掘进产生的渣土和平衡地下水。
泥浆系统是由密封的管道组成,通过机头循环,形成泥浆混合物,由排泥管送走,最后沉淀在地面上的泥浆池内,泥浆通过众多的排泥泵被排出。
再由进水泵进水送入机头,排泥由变速的排泥泵进行控制。
机坑旁通装置可控制进排泥浆的速度、方向,以防止泥渣堵塞管道,淤积现场。
当挖粘土时,可能使普通粘土,有一定的粘合度,可以直接将泥浆排入泥浆池内,但是当挖沙土时,泥浆中必须添加一定的粘合剂(如膨润土等)以增加泥浆粘度,以达到排渣的最终目的。
人工顶管管道减阻措施包括以下几个方面:
1. 预润滑:在顶管前,先在管壁上涂刷润滑剂,以减小管道壁与土体之间的摩阻力。
2. 注浆减阻:利用触变泥浆进行压浆,填充于管壁与土体之间,以减小摩阻系数。
3. 中继间接力:采用中继间接力,以减小后座墙的顶进反力。
4. 双向顶进:采用管道双向顶进,在底下对接,以减小顶进阻力。
5. 勤挖、勤顶、勤测量、勤纠偏:通过勤挖、勤顶、勤测量、勤纠偏,减少管道偏差和管节错口,从而减小顶进阻力。
6. 纠偏:在顶进过程中,如果发现管道轴线偏差或高程偏差超过允许范围,应及时进行调整。
纠偏时可以利用特制的工具管帽进行纠偏,通过调解小千斤顶的数量和位置,达到纠偏目的。
7. 润滑:在顶管顶进距离较大时,可以在管壁外注入膨润土作为润滑介质,以减小摩擦。
同时,混凝土管表面的光滑度也会影响摩擦系数,因此要保持管表面的光滑。
8. 保持润滑介质稳定:为了保持较小的推顶力,要保证管子和土层之间充满润滑介质的空隙在整个推顶过程中保持不变。
润滑介质必须能够阻止土层落到管壁上,并承受各种具体条件下起作用的上压力来托住土层。
以上措施可以有效地减小人工顶管管道的阻力,提高顶进效率,同时减少对周围土体的扰动和破坏。
顶管注浆、换浆措施
设计要求顶管工程如顶进过程中摩阻力较大超过0.5T/m2要求
进行注浆减阻。
在顶进过程中选择触变性能良好的膨润土制浆材料并设立同步注浆和管道补浆的两种措施,尽可能将膨润土泥浆套随机头向前移动,形成连续的环状浆套。
触变泥浆配合比为:膨润土12%,纯碱0.6%,掺加剂CMC适量。
触变泥浆由地面液压注浆泵通过φ50mm管路压送到各注浆孔。
在机头处应安装隔膜式压力表,以检验浆液是否到达指定位置,在所有注浆孔内要设置球阀,软管和接头的耐压力为5Mpa,支管直径为φ25mm。
在整个管道中每隔1个管子设1个补浆断面共4个注浆孔(要求在管道制作时预留),补浆应按顺序进行,每班不少于2次循环,定量注压。
注浆压力:大于地下水压力,注浆量为管道周边间隙的1~2倍。
顶进结束后,必须立即用纯水泥浆或水泥砂浆置换膨润土泥浆。
置换完成后拆除注浆管路,并将管道上的注浆孔封闭严密。
浅谈顶管施工的注意事项及技术要求摘要:由于目前的顶管施工技术已经应用在了中国国内各个城市,因此顶管技术的应用从目前来说已相对地比较完善了,在能够有效缓解城市环境、道路等方面的技术难题以及影响社会问题方面,在总结了大量国内外的前沿科研成果的基础上,同时也针对了国内的实际施工使用特点,将顶管施工技术引进到了一种崭新的科技发展时期,并在与此同时也严格实施了技术安全控制,严格遵照了国家工程建设规范的进行,同时狠抓了质量控制工作,以保证项目细节的完成。
关键词:顶管;技术;隐患及预防我国的城市化经济与城乡建设事业的快速发展,基础工程逐步完善,而顶管工程又被广泛运用到了中国各个大中城市的管道工程设计中,而管线经济的建立又是我国城镇化发展中不可忽视的重要环节。
近年来,随着中国城市地下空间施工建设项目的规模越来越大,由于管道施工技术已经具备了不破坏城市显性内的地表构造与建筑结构的特征,在施工的过程中也不会引起相应区域内道路的明显阻塞,而且由于是直接在地下进行的工作,因此可以通过如公路、铁道、河流等的敏感区域,是一种污染小,破坏少,安全简单的建筑技术手段。
1顶管工程概况1.1顶管工程背景顶管工程建设,是为不改变地表环境而开发出来的一类地下土层工程施工方式,主要进行地下供水系统、供热管、燃气管、电力通信机管等的工程建设。
它不仅必须开挖地面,而且还可以直接通过高速公路、铁道、河流、地面建筑、地下建筑物和地下管廊等,是一种非开挖的直接铺设地下管道的铺设方式。
某市政净水厂工程利用既有河道线路全长5.2km,穿越多座交通桥梁。
为减少对交通的影响以及加快施工进度,穿越桥梁段采用泥水平衡顶管施工。
其中一段顶管工程施工长度为112.5m,采用钢筋混凝土管进行顶管穿越施工。
工作坑内平行设置3排顶管,管径依次为D2400mm,D2200mm,D2000mm,3排顶管净间距为:5.63m,5.45m,最大覆土厚度约5.6m,土层主要为粉质黏土。
顶管施工过程中顶力控制的关键是最大限度地降低顶进阻力,而降低顶进阻力最有效方法是注射触变泥浆减阻——在管外壁与土层之间注射润滑浆,形成一条完整的环状的泥浆润滑套,从而大大地减少顶进阻力。
1、触变泥浆释义膨润土分散在水中,其片状颗粒表面带负电荷,端头带正电荷。
当膨润土含量较多时,颗粒之间由于正负电相互吸引而形成一个网架结构,泥土实际呈胶凝状态,经触动后,颗粒之间的连接电键即遭到破坏,释放出网架中的水使膨润土分散体随之变稀。
如果外界因素停止作用,分散体又变稠形成凝胶体。
这种当浆液受到剪切时,稠度变小,停止剪切时,稠度又增加的性质称为触变性,相应的水分散体称为触变泥浆。
2、工作原理(1)注浆顶管机的直径一般要比管道直径大2-5cm.由于这个管道直径差的存在,管道与周围土体之间存在的间隙会被从注浆孔注入的泥浆填满。
泥浆是一种混合液,在压力作用下和土体接触并渗入土层中,慢慢扩散开,并与周围土体形成一个整体。
随着渗入量的增加,土体与泥浆将会形成一层致密的渗透块,同时在泥浆压力的作用下,块与块之间紧密结合,这样就在管道周围形成了一个稳定的泥浆和土体组合而成的泥浆套。
这个泥浆套的形成阻止了泥浆继续向外面土层渗透,同时在泥浆压力的作用下泥浆会流动到管道底下,当四周都形成泥浆套时就能支撑周围土体起到浮力的作用,这样管道与周围土层中间就隔着一层流动的泥浆,且保持为湿润摩擦,这是摩擦系数很小的摩擦阻力状态。
(2)补浆因为随着顶管顶进距离的增加,注入的泥浆随着管道往前渗透、扩散,已形成的泥浆套就会变稀薄,土体就会压向管道四周,同时管壁阻力就会急速上升。
为此,在管道推进过程中需要对后面顶进的管道不断均匀的进行补充泥浆,使后面推进的管道周围与前面的管周围一样形成连续的泥浆套,并保持与土压力一致。
一般补充泥浆的孔道数量和问距要根据管道直径、管道顶进的速度、土质情况等因素来确定。
通常情况下每隔2-5节管道设置。
3、注浆材料一般是以淡水为基础,以膨润土为主要材料,以CMC(粉末化学浆糊)或其他高分子材料等为辅助材料的一种均匀混合溶液,通过泥浆搅拌系统搅拌成浆,并保持循环10min以后方可使用。
顶管外壁改性触变泥浆智能减阻施工工法顶管外壁改性触变泥浆智能减阻施工工法一、前言随着城市化进程的不断加速,地下管线工程作为城市基础设施的重要组成部分,已成为控制城市运转框架和经济发展的重要一环。
顶管技术作为一种深受市场欢迎的无开挖分布式管线敷设技术,已被广泛应用于各种管线敷设领域。
但顶管施工过程中存在减振、减阻、减损等问题,使得施工难度和安全风险都得到了提高。
为解决这些问题,顶管外壁改性触变泥浆智能减阻施工工法应运而生。
二、工法特点顶管外壁改性触变泥浆智能减阻施工工法是采用特殊的高分子材料对泥浆进行改性处理,使泥浆表现出触变性能,并在顶管施工过程中,通过对泥浆流速、浓度等特性参数的实时监测,减小泥浆对管壁的剖切阻力,提高泥浆对管道支撑的反力,从而实现减振、减阻、减损的目的。
该工法的主要特点有:一、采用智能化监测系统,实时掌握泥浆流量、浓度等参数,有效控制泥浆的流动性能,确保施工质量;二、改性触变泥浆在施工过程中表现出较佳的流变性能,适应各种复杂地质条件和管道类型;三、通过改变泥浆成分,减小泥浆与管壁之间的剖切阻力,提高泥浆对管道支撑的反力,达到减振、减阻、减损的效果。
三、适应范围该工法适用于各种顶管施工,特别是在复杂地质条件下的顶管敷设,如:软土、湿土、砾石、黏土等工况下的敷设。
同时,该工法可适用于各类管线的顶管施工,如:排水管、供水管、燃气管等。
四、工艺原理改性触变泥浆智能减阻施工工法的成功实现需要建立在科学的工艺原理基础上,为了确保施工过程的安全和质量,需要对施工工艺进行探究。
因此,在施工工法与实际工程之间的联系上,必须采取相应的技术措施,需要深入的分析和研究。
首先,针对改性触变泥浆的特点,我们采取了一系列的技术措施,使泥浆表现出触变性能,通过智能化监测系统实时控制泥浆的流动性能,确保施工质量。
对于不同地层条件,我们采用不同的改性材料,调整改性触变泥浆的配方,从而适应各种复杂地质条件。
其次,在泥浆流动过程中,由于管道内部存在多种阻力,如黏性阻力、剖切阻力等,这些阻力往往是导致泥浆流动效果降低的主要原因。
顶管注浆控制顶管机施工引起的地层损失和顶管机顶管周围受扰动或受剪切破坏的重塑土的再固结以及地下水的渗透,是导致地表沉降的重要原因。
为了减少和防止地表沉降,在顶管机掘进过程中,要尽快在钢管背后同步注入足量的浆液材料充填环形空隙。
1、注浆目的1)使钢管与周围土体的环形空隙尽早建立注浆体的支撑体系,防止土体坍塌与地下水流失造成地下水损失,控制地面沉降值。
2)尽快获得注浆体的固结强度,确保钢管的早期稳定性。
防止长距离的钢管背后处于无支撑力的浆液环境中,使钢管发生位移变形。
3)作为顶管防水的第一道防线,提供长期、均质、稳定的防水功能。
4)作为顶管加强层,具有一定的耐久性和一定的强度。
充填密实的注浆体将地下水与钢管相隔离,避免或大大减少地下水直接与钢管的接触,作为钢管的保护层,避免或减缓了地下水对钢管的侵蚀,提高钢管的耐久性。
2、注浆方式本工程顶管通过穿越障碍物较多,对地面沉降保护要求高,施工中采用同步注触变泥浆进行空隙的填充、施工完成后采用二次补充注浆弥补同步注浆可能产生的缺陷。
3、顶管机掘进同步注浆为减小摩阻力及防止地层产生过大变形,采用顶管机边掘进边注触变泥浆的同步注浆方式,填充顶管机及中继间向前推进时钢管背后的空隙。
4、二次补充注浆同步注触变泥浆后,不但减小了摩阻力而且使顶管周围的环形空隙得到填充,地层变形沉降得到控制。
为提高钢管周围注浆层的防水性及密实度,施工完成后二次补充注浆示意图5、注浆材料配比与性能指标注浆材料选用具有料源广、可注性强、经久耐用、结实体强度高、对地下水和周围环境无毒性污染、价格低廉等特点的材料。
配置浆材要流动性好及便于顶管机移动过程中持续不停的注浆。
二次注浆材料可注性强,注浆结束后,浆液凝固有较好的强度,具有微膨胀性,避免后期收缩变形,对同步注浆起充填作用。
压浆过程中注意事项1、压浆管与压浆孔连接处设有单向阀,防止在压浆停止时管外的泥砂会顺着注浆管流到浆管内,沉淀后会把注浆管堵住。
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②工作井与接收井建造:根据设计方案开挖或构筑工作井与接收井,确保结构安全稳固。
③设备安装调试:安装顶管机具、导向系统、千斤顶等设备,进行试运转与校准。
④管节预制与检验:定制钢筋混凝土或钢管管节,进行质量检验,确保尺寸、强度达标。
⑤始发与顶进:在工作井内安装首节管,启动顶管机,按设定轨迹推进,分步顶进各管节。
⑥注浆减阻:同步注入触变泥浆,减少土壤摩阻力,稳定周围土体,防止地面沉降。
⑦质量监控:顶进过程中,持续监测管道轴线、高程、地质变化,及时调整顶进参数。
⑧接缝处理:管节连接处采用密封材料密封,确保管道整体防水性能。
⑨管道贯通与接收:管节顶至接收井,完成对接,清理管内杂物,准备后续连接或回填。
⑩回填与恢复:管道检验合格后,逐步回填顶管空隙,恢复地面原貌,进行环境修复。
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%一70%。
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,碱0.8kg。
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经甲基纤维素,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,pH值0.8—10,比重约为1.17。
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(0.0 254m)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,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=10KμπLD式中:P一主顶推力(kN);K—安全系数(1—1.3,一般取1);μ一摩擦系数(0.9天津取值);π—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:μ=(P-P迎)/( 10KπLD)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,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,重型机头与轻型机头差异,土压平衡顶管与泥水平衡式顶管差异,土层、地基承载力强弱差异等。
下面以我公司在本市及外埠施工中采用的三种顶管方式,简介顶管注浆减阻技术在工程中的应用。
[实例1] 1997年秋季在苏州工业园区进行的排水管道顶管施工中,混凝土管为H级,管内径D2000mm,管外径D2420mm,埋深7.5m。
地质条件为粉土流沙等。
由于环境原因,设计施工由x3—x5#一次顶进距离145m。
由于特别精心编制注浆工艺方案,特意从天津调运膨润土,并对配料、拌浆、注浆、摩擦阻力等进行了严格的管理,使得145m长距离在没有启动中继间的情况下,一次顶进到位,实际最大顶力4400k N,比原预计顶力还低30%。
[实例2]在上述同一工程的某一段的施工中,管径、埋深均相同,但由于某种原因在顶进开始的前几节管时,液压校正千斤顶掌握不好,开头的几节管子产生了较大的误差。
随后,又校正得过于着急,使得管道先由左偏急转偏右,高低变化过大。
又因长期降水泥土固结,在顶至4 8m时顶力就达到了5370kN,采用中继间的方法又顶至60m时,主顶力已达8480kN,混凝土管口发生了崩口破坏,周围处受力达到极限。
为了防止管子崩裂造成更大的事故,只好停止顶进(该段长100m)。
分析原因主要是管道曲折破坏了泥浆套的完整性,浆套基本上不能成型,注浆根本不能减阻。
另一个原因是管子折弯处产生应力集中导致管口破坏漏浆。
为解决中途顶不动的大问题,在60m处打桩,挖开“天窗”取出工具管,在此处做主顶坑,将余下的40m顶完。
事实说明,注浆和泥浆套的好坏对降低阻力有非常重要的作用。
该6 0m的摩阻力达18.9kN/m2,不能完成顶进全程的任务。
[实例3] 1999年夏季在天津建国道排水管工程中,采用机械式土压平衡顶管,管内径D2400mm,外径D2860mm,管顶覆土厚度6.5m,顶进距离289m,主顶千斤顶2250kN共6台,后方液压站最大压力3 2MPa,整个顶程启用一套中继间,管线推进最大顶力12700kN,机头迎面顶力经计算为960kN。
计入中继间推力后,摩阻系数μ应为2倍值:2μ=(12700-950)/(10×2.86×289π)=0.9该段管道顶进中严格纠偏量的控制,顶进管口平直,注浆管每节预留的3个注浆孔成120°,顶进时的注浆、触变泥浆经过压浆泵被输送到顶管管材的外壁,在管口端部经钢套环挤出后即可与土壤结合,形成了一个完整的润滑浆套,可减小顶进的阻力。
在拌浆操作中,使用2个2m3的储浆罐将现拌的和触变泥浆和储存浆分开,使浆的熟化程度较好,使管道达到了较好的减阻效果。
[实例4] 2000年8月在天津中环线保山道使用泥水平衡式顶管,管内径D12M删,管外径D1420mm,推进长度54.8m,埋深7.8m。
地质条件为粉土沙土层,易抱管。
在顶进30m处(末注浆前)主顶力为5300kN,采用注浆后顶力下降到3200kN。
机头土压计算出机头迎面阻力为200kN,在路面沉降没有变化的情况下,一次顶进到位。
最后顶力为3200kN,注浆后主顶力下降约40%。
该段顶管摩阻系数μ为:μ=(3200-200)/(10×1.44×54.8π)=12.1kN/m2通过上述工程实例分析得出:顶管注浆减阻是提高顶距的有效措施,能否大幅度减小阻力与注浆质量、管道纠偏质量、土质特性、注浆管设计等有关。
顶管施工中注浆如能使浆套形成管道就能顺利地顶进到位。
4注浆工艺实施要点(1)在工作坑内设置止水墙洞口安装止水圈,防止龙门口跑漏浆。
用工字钢经打桩挖土制作的工作坑,坑前龙门口外应浇混凝土墙。
墙的厚度一般在20—30cm左右,墙宽按工作坑的宽度,墙高按管外径加50c m。
止水墙预留洞口,加工一套止水圈,包括钢板法兰圈2个,内夹橡胶圈。
安装止水圈钢法兰圈与墙上预埋铁焊牢后,用油麻充填空隙,靠泥浆的稠度自然封堵,泥浆充满管外周。
若无止水圈,注浆就无法进行,压浆泵一开启浆液便从龙门口流出。
若是地下水多的地段,水与砂顺势而下使工作坑前体塌方,严重时会危及设备及相邻构筑物。
工作坑洞口止水圈安装尺寸如图1所示。
图1 止水圈安装尺寸(2)管材长距离顶管管材多选用F型管、双承插口管。
在计划顶管管材时应有注浆管材,带有注浆孔的管材应不少于总数的三分之一。
双承插口管,管端头有凹槽,槽内安放齿形橡胶圈,用粘结剂粘牢,两节管的管口用T型钢套环连接,环中间粘有橡胶板保护管口,当环套入管头后将管上端头橡胶圈压缩,使管口密封防水,注浆孔橡胶圈在外套环下,端口外管材推进时,浆在套环下溢出。
所有管材下坑前,外圆要抹涂石蜡提高光洁度。
另外管材注浆孔内应加装一塑料单向阀,在用管接头、橡胶管将各孔连成一起后安装阀门,再与主注浆管线连接,以便于注浆或单独补浆。
带注浆孔的管材在管线上安排,机头后要连续放置2—3节带孔管,然后采用隔一节、放一节……几十米后隔几节再放带孔管,每道工序不能疏忽。
(3)浆液制备拌浆机的容量在0.5m3为好,将计量好的膨润土、水、碱加入搅拌设备中,搅拌不得小于规定时问,经拌和的浆液放人储浆罐内,储浆罐容积不小于2m3,应在中间加隔板,将新拌和的浆液与熟化浆分开,使其满足使用性能。
(4)压力注浆注入到管材与土壤内的浆液压力要略高于地下水压力,一般在0.02 MPa—0.15MPa,随距离增加压力增加。
由于注浆泵输入压力远高于注浆压力,因此需要在注浆泵上附加一调压装置用来控制注浆压力。
注浆时管道内容易跑浆部位是机头与管材连接处、管节与管节之间、中继间与管材之间。
跑浆的主要原因是钢套环与管口橡胶圈安装不好,橡胶圈的压缩量不足或胶圈错位。
另一种原因是管口偏或管口破损产生跑浆。
在施工时要特别注意管口密封橡胶圈的设计,把握纠偏质量,防止跑、漏浆。
(5)顶管注浆操作①顶管机头直径略大于管道外径,若机头与管材外径相等可在机头外壳加焊Φ10mm钢筋以增加机头外径。
②计划注浆量,泥浆的厚度在管外径圆周1cm左右乘以长度,按厚度的1—2倍考虑。
③采用土压平衡顶管施工在沙性土质中机头封闭性掘进时,前面适量注浆可改善沙性土质的情况。
土压平衡采用干式排泥,便于螺旋机纹龙出土,提高掘进效率。
④注浆工作结束后可用水泥与粉煤灰配比浆液对触变泥浆进行置换。
管线拆除后应及时将注浆孔封严。
顶管施工中应用注浆减阻工艺,有效地降低了项进阻力,能使大口径长距离的顶管不断延伸,且成本低、技术易实施,减阻效率高。
国外已应用高分子材料减阻,日本研究出了CMC减阻材料,在国内也应不断地开发新的减阻材料与工艺。