CN113531207A - 适用于长距离岩石顶管工程的减阻、阻隔石屑注浆方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于长距离岩石顶管工程的减阻、阻隔石屑注浆方法，包括下列步骤：S1、制作机尾管，并将机尾管设置于顶管机后端，机尾管上设置高压浓泥注浆孔；S2、拌浆：分别制作触变泥浆和高压浓泥；S3、安装注浆管；S4、注浆：顶管机顶进过程中，在前期顶力不大时只注入高压浓泥，当主顶油缸顶力达到10MPa时注入触变泥浆。本工法采用的高压浓泥具有“低失水性、高稳定性、高保压性”的特性，在管节周围合理位置预埋注浆管，使所注高压浓泥能够在管节外围形成一圈均匀稳定的浓稠泥浆套，配合触变泥浆能够较好地隔离管节外壁与土体间的缝隙，大大降低顶进阻力，提高施工效率。

Description

适用于长距离岩石顶管工程的减阻、阻隔石屑注浆方法

技术领域

本发明属于顶管施工技术领域，公开了适用于长距离岩石顶管工程的减阻、阻隔石屑注浆方法。

背景技术

随着我国城镇化建设进程的不断推进，非开挖施工技术正越来越广泛地应用于城市综合管网顶管、沉井、钻孔等建设工程中，由于受到土体的摩擦阻力影响，一定程度上制约了施工速度，甚至造成施工无法进行下去。如何减小土体的摩擦阻力，提高非开挖工程施工工效，便成为了该技术领域重要的技术难题。

为解决非开挖工程因土体的摩擦阻力而影响工效问题，广大的工程技术人员通过经年的技术研发与创新实践，压力注浆技术产生了，诸多触变泥浆材料配比也诞生了，触变泥浆的减阻方法由此应运而生了。

在顶管、沉井、钻孔等非开挖工程施工中，触变泥浆的减阻方法机理主要作用为：一是起支撑稳定土体的作用，二是起润滑减阻的作用。作为一种新发展起来的非开挖工程施工辅助技术，其出色的支撑与减阻效果已越来越多地被广大施工单位认可和推广使用，具有广阔的发展前景。

顶管施工法是一种常用的地下非开挖铺管技术，管与土体之间的摩擦力较大，导致工作并要求提供的后支撑力也大，甚至无法提供支撑力，造成施工困难。但这类方法的缺点在于，当顶管施工采用触变泥浆减阻时，因施工间歇性停工时间较长，致使泥浆静置后的顶推力大大增加，仍然需要足够大的顶推力及其后支撑力，以产生一定的位移方能促泥浆触变减阻，如果不能产生位移就不能触变，摩擦力就降不下来，施工就不能继续。

在长距离顶管法施工中，减阻是最主要的技术难题之一，是顶管工程能够顺利完成的关键技术。目前国内顶管施工通常使用触变泥浆减阻，因其性能的限制，在顶管顶进不断扰动的情况下，容易离析失水，导致减阻失效。顶进过程中通过不断补注触变泥浆，可以在一定程度上缓解上述情况对顶管施工的影响。然而，判定触变泥浆减阻失效的位置，针对性的补充注浆难度极大，因此没有针对性的补充注浆造成很大浪费，大大的降低了施工效率；如注浆不及时还会导致顶力增大，增加顶进失败的风险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种适用于长距离岩石顶管工程的减阻、阻隔石屑注浆方法。

本发明是这样实现的：

本发明提供适用于长距离岩石顶管工程的减阻、阻隔石屑注浆方法，包括下列步骤：

S1、制作机尾管，并将机尾管设置于顶管机后端，机尾管上设置高压浓泥注浆孔；

S2、拌浆：分别制作触变泥浆和高压浓泥；

S3、安装注浆管；

S4、注浆：顶管机顶进过程中，在前期顶力不大时只注入高压浓泥，当主顶油缸顶力达到10MPa时注入触变泥浆。

进一步地，所述高压浓泥由膨润土、羧甲基纤维素钠、纯碱、水按重量份配置，其中膨润土占35％。触变泥浆以水：膨润土＝1∶0.1的比例拌制并静置不小于8小时而成，高压浓泥比触变泥浆浓稠度高，具有更好的支撑性能、低渗透性和高稳定性，顶进过程中浆体损耗较少，可在顶管管节外侧与土体之间形成约30mm泥浆套，有效地隔离管节与土体，达到减小阻力的作用。

进一步地，所述注浆管由总管和支管组成，支管与管节预留注浆孔相连，并安装有阀，总管和支管之间安装阀门。

进一步地，注浆时从机尾管和顶管机始发洞门注入高压浓泥，从顶管机的中间管节外侧注入触变泥浆。

进一步地，所述高压浓泥填充顶管顶进时所形成的空隙，并在管节四周形成稳定的泥浆套。

进一步地，步骤S4中，在注浆孔中设置一个单向阀，以防止浆液管外的土倒灌而堵塞注浆孔，并在注浆前通过注水检查注浆设备。

进一步地，注浆时严格控制注浆压力，注浆压力设定在主动土压力加水压与被动土压力之间。

更进一步地，顶管顶进时注浆孔需要及时补浆。

本发明具有以下有益效果：

1、本注浆工法通过合理选用材料和配比，配制出减阻性能更优越的高压浓泥作为减阻泥浆，具有“低失水性、高稳定性、高保压性”；在管节周围合理位置预埋注浆管，使所注减阻泥浆能够在管节外围形成一圈均匀稳定的浓稠泥浆套，能够较好地隔离管节外壁与土体间的缝隙，大大降低顶进阻力，提高施工效率。

2、高压浓泥相比于触变泥浆浓稠度更高，具有较好的流塑性。在顶进过程中，高压浓泥能及时填充土体与管道之间的空隙，有效隔开了管壁与周围土体，避免土体回缩将顶管机及管节被抱死；在掘进岩层时，在机尾管打泥还能防止岩屑沉积将顶管机和管节卡死，从而降低了“顶死”事故的发生概率，确保工程能够顺利完成。

3、采用高压浓泥和传统触变泥浆相结合的减阻方式，对长距离顶管减小顶进阻力效果非常显著，顶进长度763m中中继环的设置数量由3个减少为2个，最终在贯通后未启动中继环，很大程度上降低了施工成本，加快了施工进度。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种适用于长距离岩石顶管工程的减阻、阻隔石屑注浆方法，包括下列步骤：

S1、制作机尾管，并将机尾管设置于顶管机后端，机尾管上设置高压浓泥注浆孔；

S2、拌浆：分别制作触变泥浆和高压浓泥；

S3、安装注浆管；

S4、注浆：顶管机顶进过程中，在前期顶力不大时只注入高压浓泥，当主顶油缸顶力达到10MPa时注入触变泥浆。

实施例1

本实施例中的具体工艺流程为：注浆施工准备——拌浆——安装管节注浆管——同步注浆——二次补浆——顶管顶进完成，采用DN1650mm顶管机。

(1)注浆施工准备

制作机尾管，由于DN1650mm顶管机内部空间小不具备机头内打泥的条件，因此在顶管机后设置一节2m长机尾管，专门用于打泥操作，并在管节和始发洞口预留注浆孔。

(2)拌浆

采用全自动高速搅拌(压浆)台车，自动计量、自动上料、可选装自动调速保压、电脑液晶屏显示。触变泥浆搅拌完毕后，需静置不少于8个小时才能用于注浆，高压浓泥可随拌随注。

(3)安装注浆管

注浆管由总管和支管组成，总管采用

钢管，支管采用

通径的高压橡胶管，支线与管节预留注浆孔相连，并安装球阀，总管与支管之间安装阀门。

(4)同步注浆

在机尾管和始发洞门注高压浓泥，中间管节外侧注触变泥浆，以确保触变泥浆不从机头流入前方，也不从后方洞门流出；

在前期顶力不大只注高压浓泥，主顶油缸顶力达10MPa同时注入触变泥浆，压浆时必须遵循“先压后顶、随顶随压、及时补浆”的原则，中间被搅动的土体被高压浓泥均匀填充就像镀了层膜，阻隔了触变泥浆向土体渗透，加强了触变泥浆的性能，有效保证了管节在一个完整的浆套中滑行。

具体步骤为：

地面拌浆→启动压浆泵→总管阀门打开→管节阀门打开→送浆(顶进开始)→管节阀门关闭(顶进停止)→总管阀门关闭→井内快速接头拆开→下管节→接2寸总管→循环复始

注浆孔中还设置一个单向阀，防止倒灌、堵塞；

注浆时严格控制注浆压力，防止浆体流到工具管前端进入管内。触变泥浆压力大于地下水压力，泥浆会以溶胶状渗入土层，静止后会以凝胶状封住土层孔隙，触变泥浆压力大于主动土压力，触变泥浆会托住土层，触变泥浆压力大于被动土压力，土层会破坏，因此触变泥浆压力设定在主动土压力加水压与被动土压力加水压之间。

(5)二次补浆

在顶进过程中，由于穿越地层差异、顶管顶进扰动和顶进时间长等原因，压注后的泥浆容易流失，顶进时压浆孔需及时补浆；如在管节顶部压浆孔打开球阀，发现泥浆有流失或者离析现象，则应在管节底部压浆孔进行补浆。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.适用于长距离岩石顶管工程的减阻、阻隔石屑注浆方法，其特征在于，包括下列步骤：

S1、制作机尾管，并将机尾管设置于顶管机后端，机尾管上设置高压浓泥注浆孔；

S2、拌浆：分别制作触变泥浆和高压浓泥；

S3、安装注浆管；

S4、注浆：顶管机顶进过程中，在前期顶力不大时只注入高压浓泥，当主顶油缸顶力达到10MPa时注入触变泥浆。

2.如权利要求1所述的适用于长距离岩石顶管工程的减阻、阻隔石屑注浆方法，其特征在于：所述高压浓泥由膨润土、羧甲基纤维素钠、纯碱、水按重量份配置，其中膨润土占35％。

3.如权利要求1所述的适用于长距离岩石顶管工程的减阻、阻隔石屑注浆方法，其特征在于：所述注浆管由总管和支管组成，支管与管节预留注浆孔相连，并安装有阀，总管和支管之间安装阀门。

4.如权利要求1所述的适用于长距离岩石顶管工程的减阻、阻隔石屑注浆方法，其特征在于：注浆时从机尾管和顶管机始发洞门注入高压浓泥，从顶管机的中间管节外侧注入触变泥浆。

5.如权利要求1所述的适用于长距离岩石顶管工程的减阻、阻隔石屑注浆方法，其特征在于：所述高压浓泥填充顶管顶进时所形成的空隙，并在管节四周形成稳定的泥浆套。

6.如权利要求1所述的适用于长距离岩石顶管工程的减阻、阻隔石屑注浆方法，其特征在于：步骤S4中，在注浆孔中设置一个单向阀，以防止浆液管外的土倒灌而堵塞注浆孔，并在注浆前通过注水检查注浆设备。

7.如权利要求1所述的适用于长距离岩石顶管工程的减阻、阻隔石屑注浆方法，其特征在于：注浆时严格控制注浆压力，注浆压力设定在主动土压力加水压与被动土压力之间。

8.如权利要求1所述的适用于长距离岩石顶管工程的减阻、阻隔石屑注浆方法，其特征在于：顶管顶进时注浆孔需要及时补浆。