注浆减摩技术在顶管施工中的应用

麦永华

摘要：本文主要论述顶管施工中注浆减摩的原理，介绍注浆减摩的工艺和措施、注浆材料的选择、孔的布置、泵的选用、注浆压力的大小等，指出注浆减摩技术在长距离顶管施工中的重要性。

关键词：注浆；减摩；施工技术；顶管施工

随着现代城市的发展，建筑物越来越密集，地下管线众多，场地狭小，明挖施工困难，非开挖施工技术正越来越广泛地应用于建设工程当中。土压平衡顶管技术由于不需要开挖面层、对土体扰动小、精确度高、进尺快，在不影响上部已有设施使用的情况下，就能穿越地面构筑物下和地下管线及公路、铁路、河道，在我国得到了广泛应用和发展。注浆减摩是顶管中非常重要的一个环节，尤其是在长距离和曲线顶管中，它是顶管成功与否的一个极其重要的环节。顶管施工过程中，如果注入的润滑浆能在管子的外周形成一个比较完整的浆套，则其减摩效果将会十分令人满意。在长距离顶管中，如果这一段管子的顶进一直是很正常的，随着距离的增长，这一段管子在经过不同的土质时，推力上升得很快，中继间的推力也不得不提高，一旦推力超过混凝土管所能承受的极限时，混凝土管就有可能被破坏，工程就有报废的可能。当然，出现这种情况的原因可能是多种多样的，但是起到润滑减摩的浆套无法形成或无法完全形成则可能是主要的原因之一。因此，长距离顶管过程中必须十分小心地选择注浆材料和完善注浆工艺。

1注浆施工工艺

1.1注浆润滑材料

目前，常用的注浆润滑材料有两类：一类是以膨润土为主，另一类则是人工合成的高分子材料。膨润土至今仍然是顶管施工中主要的润滑材料，使用的历史也较长久。其主要成分是具有支撑和润滑作用的蒙脱石黏土。膨润土分为两类：一类称为钙基膨润土，另一类成为钠基膨润土。这两类膨润土的性质是有区别的。钠基膨润土浆液与同体积的钙基膨润土浆液相比，前者含有比后者多15~20倍的极薄的硅酸盐层。由于这些非常小而且多的硅酸盐层的存在，蒙脱石的小粒子的空隙构造就容易形成，浆液的膨润性就增加，触变以后的流动性和静止下来的胶凝性、固化性都变好。所以作为顶管用的膨润土应选钠基膨润土。

1.2注浆孔的布置

注浆效果的好坏，除了与选用的注浆材料有关外，还与注浆孔的布置有关。如果注浆孔位置布置得不合理，从孔里往外注出的浆液大多往土里渗透，则浆套就不易形成。

1.3注浆泵的选用

为了确保注浆效果处于最佳状态，选用注浆泵也很重要。不能选用活塞式脉动比较大的注浆泵，而应选用脉动较小的螺杆泵。因为浆液在脉动的峰值压力最高时，往往会扩散到土中去。而螺杆泵的脉动小，浆液几乎是从空隙中被挤出来的，浆套容易形成且又容易保持。

1.4注浆压力大小

注浆压力不宜太高，因为注浆压力太高了容易冒浆，不易形成浆套。同时，过高的压力作用在管子上时，会增加管子周边的正压力，反而使顶进时的顶力增大，当覆土深且又是在黏土中施工时这种情况往往容易被忽视。

2顶管过程中注浆施工

2.1触变泥浆的配比

触变泥浆配制：选用质量好的钠基膨润土，膨润土：水=1∶8（质量比），采用机械定量搅拌桶把水与膨润土搅拌均匀然后打入几个注浆罐，静置12h，使其充分吸水，膨润成胶体，利用密度计测其密度，掌握在1.15g/cm3为宜。2.2.2注浆孔布置顶管机机尾部均匀设置3只压浆孔，顶进时，及时跟踪注浆，确保在顶管机后面及时形成完整的泥浆套。每2节管安排1节有浆孔的混凝土管，管内3只压浆孔135°对中，即在管节顶部设1只压浆孔，另2只压浆孔斜向下夹角为135°。通过1寸高压注浆软管接通3个压浆孔及输浆总管，每个注浆孔均安装闸门进行独立控制。

2.2同步跟踪注浆

制作触变泥浆采用机械定量搅拌罐把水与膨润土搅拌均匀，静置12h，使其充分吸水、膨润成胶体。将地面配制好的触变泥浆泵增压后进入输浆管，通过环形管注入顶管机及管节的压浆孔，形成泥浆套。当管节顶进时，利用顶管机尾部环向均匀布置的3个压浆孔，与顶进同步跟踪注浆，以确保当掘进机向前时在其后形成的环向空隙立即被泥浆充填，从而形成完整的泥浆套。

2.3补压浆

管节在顶进过程中，由于部分浆液流失到土层中，因此必须间隔一段时间后进行补浆。

2.4压浆量与注浆压力

压浆量原则上控制在同步跟踪注浆量为管节外理论空隙体积的4倍左右，注浆压力值不宜过高和过小，依据采用浆液的黏度和管路长度，压浆站的压力初步控制在20～50kPa。2.2.6效果总结2道各长134.4m，外径为2.88m的涵管顶进施工，自开工至结束总共用时35d完成，在天津港首次达到了大口径、长距离、短时间、土体变形小、精度高、涵身的水平及垂直偏差控制达到小于30mm的预期效果。

3结语

采用触变泥浆减阻护壁的施工措施，即在管壁与土壁之间注入触变泥浆，长距离顶管的成败在于减阻效果的好坏。注浆减阻后，可以增加单级顶进长度，减少中断站用量，加大工作坑与接收坑之间的距离，从而减少工作坑与接收坑的数量，降低工程成本。

参考文献：

[1]余彬泉,陈传灿.顶管施工技术[M].北京:人民交通出版社,1998.

[2]成志辉.注浆减阻在顶管施工中的应用[J].广东建材,2005(6):39-40.

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