CN113464720A - 一种泥水平衡顶管施工方法 - Google Patents

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刘云龙
彭学军
王满谷
钟康
杨锡斌
胥俊玮
徐毅勇
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Abstract

本发明公开了一种泥水平衡顶管施工方法，泥水平衡顶管包括多根管节，本方法包括如下步骤：在地面搅拌减阻泥浆，减阻泥浆包括膨润土、纯碱、羧甲基纤维素钠和水，膨润土为13wt％‑17wt％，纯碱为0.5wt％‑1wt％，羧甲基纤维素钠为0.1wt％‑0.3wt％，余量为水；减阻泥浆浸泡水发；减阻泥浆泵送至管节外壁与土体之间，在管节外围形成泥浆环套；顶进首根管节，到位后，停止注浆并拆下首根管节；在首根管节与掘进机之间安装下一管节，注浆并顶进；循环至各管节顶进完成。本发明通过管节上的注浆孔，向管道外壁注入一定量的减阻泥浆，在管道外围形成一个泥浆环套，减小管节外壁和土层间的摩擦力，从而减小顶进时的顶力。

Description

一种泥水平衡顶管施工方法
技术领域
本发明涉及顶管施工技术领域，具体涉及一种泥水平衡顶管施工方法。
背景技术
泥水平衡顶管施工是一种以全断面切削土体，以泥水压力来平衡土压力和地下水压力，又以泥水作为输送弃土介质的机械自动化顶管施工法。泥水平衡顶管系统主要由顶管机头、地面操作台及其他辅助设备组成，机头内部有PLC控制箱，地面操作台对机头给出动作信号控制机头的动作。排泥系统将弃土排除，吊车下管，由千斤顶将管道分段顶进。在泥水平衡顶管施工中，为了降低顶进过程中的摩擦阻力，在很多地方通常都采用在管道外壁均匀涂刷工业石腊的方法，这种方法虽然可以降低顶进过程中的摩擦阻力，但效果不是很好。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的上述缺陷，从而提供一种泥水平衡顶管施工方法。
本发明提供了一种泥水平衡顶管施工方法，泥水平衡顶管包括多根管节，所述方法包括如下步骤：
S1：在地面搅拌减阻泥浆；减阻泥浆包括膨润土、纯碱、羧甲基纤维素钠和水，膨润土为13wt％-17wt％，纯碱为0.5wt％-1wt％，羧甲基纤维素钠为0.1wt％-0.3wt％，余量为水；
S2：减阻泥浆浸泡水发；
S3：减阻泥浆泵送至管节外壁与土体之间，在管节外围形成泥浆环套；
S4：顶进首根管节，到位后，停止注浆并拆下首根管节；
S5：在首根管节与掘进机之间安装下一管节，注浆并顶进；
S6：循环S3—S5至各管节顶进完成。
优选地，膨润土为15wt％，纯碱为0.8wt％，羧甲基纤维素钠为0.2wt％，水为wt84％。
优选地，管节包括注浆断面，注浆断面包括偶数个注浆孔，注浆孔与吊装孔成45度布置；注浆孔内设置有单向阀和球阀。
优选地，同一注浆断面的各注浆孔通过软管连通，不同注浆断面的软管通过注浆主管连通。
优选地，注浆主管与软管连通处设置有总阀门。
优选地，每55m至65m在注浆断面布置浆液监察孔，浆液监察孔上安装监察计。
优选地，顶管机尾部环向均匀布置十只注浆孔，用于顶进时跟踪注浆。
优选地，步骤S3采用多点对称压注，使减阻泥浆均匀填充在管节外壁和周围土体间的空隙。
优选地，工作井洞口止水装置前的建筑空隙处设置有6个注浆孔，管节外壁进入洞内未与土体摩擦之前就先浸满减阻泥浆。
本发明提供的一种泥水平衡顶管施工方法，在顶管施工中，膨润土的作用是减阻，减阻泥浆的运用是减少顶进阻力的主要措施，顶进时通过管节上的注浆孔，向管道外壁注入一定量的减阻泥浆，在管道外围形成一个泥浆环套，减小管节外壁和土层间的摩擦力，从而减小顶进时的顶力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种泥水平衡顶管施工方法的流程图；
图2为本发明提供的注浆断面的示意图；
图3为本发明提供的注浆孔的放大图；
图4为本发明提供的软管与注浆主管的连接示意图；
图5为本发明提供的注浆示意图。
附图标记：1、管节；2、注浆孔；3、软管；4、注浆主管；5、总阀门。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供了一种泥水平衡顶管施工方法，泥水平衡顶管包括多根管节，如图1所示，所述方法包括如下步骤：
S1：在地面搅拌减阻泥浆；减阻泥浆包括膨润土、纯碱、羧甲基纤维素钠和水，膨润土为wt17％，纯碱为wt1％，羧甲基纤维素钠为wt0.3％，水为wt81.7％；
S2：减阻泥浆浸泡水发；
S3：减阻泥浆泵送至管节1外壁与土体之间，在管节1外围形成泥浆环套；
S4：顶进首根管节1，到位后，停止注浆并拆下首根管节1；
S5：在首根管节1与掘进机之间安装下一管节1，注浆并顶进；
S6：循环S3—S5至各管节1顶进完成。
如图2所示，每根管节1预留偶数个DN25钢管注浆孔2，如6个，为了防止在吊装过程中损坏注浆孔2以及可以当做吊装孔使用，注浆孔2与吊装孔成45度布置；每个注浆孔2内设置有单向阀和1个1寸球阀。管节1外注浆孔2覆盖DN25球阀，内壁注浆孔2采用DN25外接头，DN25外方管堵。
为保证形成良好的泥浆套，顶管机头后六节注浆孔2采用单独管路进行压浆，同一注浆断面的各注浆孔2通过1寸软管3连通，不同注浆断面的软管3通过注浆主管4连通。注浆主管4与软管3连通处设置有总阀门5。为保证泥浆套的完成，每60m在注浆孔2上布置一个浆液监察孔，浆液监察孔上安装监察计，并随时进行监察，以实现浆液平衡，优化注浆，注浆过程中对监察孔需及时跟踪观察。监察计型号为XY-883,监察计主要是对浆液密度的一种监测仪表。步骤S3采用多点对称压注，使减阻泥浆均匀填充在管节1外壁和周围土体间的空隙。在顶进过程中，通过压浆环向管节1外壁压注一定数量的膨润土减阻泥浆，采用多点对称压注，使泥浆均匀的填充在管节1外壁和周围土体间的空隙，以减少管节1与土体间摩阻力，起到降低顶进阻力的效果。
为了做好注浆工作，顶进施工时采用优质膨润土进行减阻注浆施工。由于顶管部分涉及软硬土层顶进，且机头外径较大，为保证注浆效果，在顶管机头设计时，在顶管机尾部环向均匀地布置十只注浆孔2，用于顶进时跟踪注浆。
机头同步注浆由地面液压注浆泵通过Φ50管路压送到机头处储箱内，再由螺杆泵定量压入机头壳体外，在机头处安装隔膜式压力表，以检验液是否到达指定位置，在所有注浆孔2内设置单向阀和球阀，软管3和接头的耐压力等级为6MPa，支管通径为Φ25。
为保证顶管进洞初期注浆效果，在工作井洞口止水装置前的建筑空隙处设置6个注浆孔2，当管节外壁进入洞内，未与土体摩擦之前就先浸满浆液，膨润土泥浆随管节外壁向土体渗入。
在本实施例中，利用管节上的注浆孔2作为膨润土泥浆压注口向在管道外围压注膨润土泥浆效果良好，在顶管施工中，膨润土的作用是减阻，减阻泥浆的运用是减少顶进阻力的主要措施，顶进时通过管节1上的注浆孔2，向管道外壁注入一定量的减阻泥浆，在管道外围形成一个泥浆环套，减小管节外壁和土层间的摩擦力，从而减小顶进时的顶力。
实施例2
本实施例提供了一种泥水平衡顶管施工方法，与实施例1的区别在于，膨润土为wt13％，纯碱为wt0.5％，羧甲基纤维素钠为wt0.1％，水为wt86.4％。
实施例3
本实施例提供了一种泥水平衡顶管施工方法，与实施例1和实施例2的区别在于，膨润土为wt15％，纯碱为wt0.8％，羧甲基纤维素钠为wt0.2％，水为wt84％。
下表给出了实施例1、实施例2、实施例3和其他情况下的浆液配比与摩擦系数间的关系，从中可以看出，膨润土为13wt％-17wt％，纯碱为0.5wt％-1wt％，羧甲基纤维素钠为0.1wt％-0.3wt％，余量为水的配比下减阻效果较好。
浆液配比
Figure BDA0003216185710000041
Figure BDA0003216185710000051
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种泥水平衡顶管施工方法，泥水平衡顶管包括多根管节(1)，其特征在于，本方法包括如下步骤：
S1：在地面搅拌减阻泥浆；减阻泥浆包括膨润土、纯碱、羧甲基纤维素钠和水，膨润土为13wt％-17wt％，纯碱为0.5wt％-1wt％，羧甲基纤维素钠为0.1wt％-0.3wt％，余量为水；
S2：减阻泥浆浸泡水发；
S3：减阻泥浆泵送至管节(1)外壁与土体之间，在管节(1)外围形成泥浆环套；
S4：顶进首根管节(1)，到位后，停止注浆并拆下首根管节(1)；
S5：在首根管节(1)与掘进机之间安装下一管节(1)，注浆并顶进；
S6：循环S3—S5至各管节(1)顶进完成。
2.根据权利要求1所述的一种泥水平衡顶管施工方法，其特征在于，膨润土为15wt％，纯碱为0.8wt％，羧甲基纤维素钠为0.2wt％，水为wt84％。
3.根据权利要求1所述的一种泥水平衡顶管施工方法，其特征在于，管节(1)包括注浆断面，注浆断面包括偶数个注浆孔(2)，注浆孔(2)与吊装孔成45度布置；注浆孔(2)内设置有单向阀和球阀。
4.根据权利要求1所述的一种泥水平衡顶管施工方法，其特征在于，同一注浆断面的各注浆孔(2)通过软管(3)连通，不同注浆断面的软管(3)通过注浆主管(4)连通。
5.根据权利要求4所述的一种泥水平衡顶管施工方法，其特征在于，注浆主管(4)与软管(3)连通处设置有总阀门(5)。
6.根据权利要求1所述的一种泥水平衡顶管施工方法，其特征在于，每55m至65m在注浆断面布置浆液监察孔，浆液监察孔上安装监察计。
7.根据权利要求1所述的一种泥水平衡顶管施工方法，其特征在于，管节(1)对应机尾部环向均匀布置十只注浆孔(2)，用于顶进时跟踪注浆。
8.根据权利要求1所述的一种泥水平衡顶管施工方法，其特征在于，步骤S3采用多点对称压注，使减阻泥浆均匀填充在管节(1)外壁和周围土体间的空隙。
9.根据权利要求1所述的一种泥水平衡顶管施工方法，其特征在于，工作井洞口止水装置前的建筑空隙处设置有6个注浆孔(2)，管节(1)外壁进入洞内未与土体摩擦之前就先浸满减阻泥浆。
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