1、注漿(補漿(jiāng))原理和作用
掘進(jìn)機的直徑一般(bān)要比管道直徑大2—5cm.由於這個管道直徑差的存在,管道與周圍土體之間存在的間隙會被從注漿(jiāng)孔注入的泥漿填滿。泥漿是一種混(hún)合液(yè),在壓力作用下和土體接觸(chù)並(bìng)滲入土層中,慢慢(màn)擴散開,並與周圍土體形成一個整體。隨(suí)著滲入量的增加,土體與泥漿將會形成一層致密的滲透(tòu)塊,同時在泥漿壓力的作用下,塊與(yǔ)塊之(zhī)間(jiān)緊密結(jié)合,這樣就在管道周圍形成(chéng)了(le)一個穩定的泥漿和土體組合(hé)而成的“泥漿套(tào)”。這個(gè)泥漿套(tào)的形成阻止了泥漿繼續向外麵土層滲透,同時(shí)在泥漿壓力的作用下泥漿會流動到管道底下,當四周都形成泥漿套(tào)時就能支撐周圍土體起到浮力的作用(yòng),這樣管道與周圍土層中間就隔著一層流動的泥漿,且(qiě)保持(chí)為濕潤摩擦,這是摩擦係數(shù)很小的摩擦阻力狀態。
補漿是因為隨著頂管頂進距離的增加,注(zhù)入的泥(ní)漿隨著管道往前滲透、擴散,已形成(chéng)的(de)泥漿套就會變稀薄,土體就(jiù)會(huì)壓(yā)向管道四周,同時管壁阻(zǔ)力就會急速上升。為此,在管道推進過程中(zhōng)需要對後麵頂進的管道不斷均勻的進行補充泥漿,使後麵推進的管道周圍與前麵的管周圍一樣形成連續的泥漿(jiāng)套,並保持與土壓力一致。一般補充泥漿(jiāng)的孔道數量和問距要根據管道直徑、管道頂進的速度、土質情況等因素來確定。通常(cháng)情(qíng)況下(xià)每隔2—5節管道設置。
注漿主要有4個作用,一是起潤滑(huá)作用,將管土之間的幹摩擦變為(wéi)濕潤摩擦,減小摩擦阻力(lì);二是起支撐作用,在注漿壓力下(xià)使管道周圍土體(tǐ)變得穩定;三是改良土質,通過泥漿向管(guǎn)道周圍土體的滲透(tòu)作用來改(gǎi)良不(bú)好的(de)上質。四是封堵裂縫,通過注漿(jiāng)處理地下水發育的(de)圍岩湧水。
2、注漿技術(shù)的應用分析
注漿的直接結果是(shì)形成(chéng)觸變(biàn)泥漿潤滑套,它的質量直接影響(xiǎng)頂進過程中的頂力,可以(yǐ)直觀地從頂進係統的壓力表上反映。如果項力(lì)發生突然上升,很可能是由於泥漿潤滑套的質量發生問題了,或者是因為(wéi)停(tíng)止頂進時間過長導致泥漿套缺失引(yǐn)起的頂力上升。
一、注漿材料
1、傳統觸(chù)變泥漿
頂管觸變泥漿一般是(shì)以(yǐ)膨潤土為主要(yào)材料,CMC(粉末化學漿(jiāng)糊)或其他高分子材料等為輔助材料的一種均勻混合溶液。膨潤(rùn)土分散在水(shuǐ)中,其片狀顆粒表麵帶負電荷,端頭帶正電荷。當(dāng)膨潤土含(hán)量較多時,顆(kē)粒之間由於正負電(diàn)相互吸引(yǐn)而形(xíng)成一個網架結構,泥土實際程膠凝狀態,經(jīng)觸動後,顆粒之間的連接電鍵即遭到破壞,釋放(fàng)出網架(jià)中(zhōng)的水使膨潤土分散體(tǐ)隨之變(biàn)稀。如(rú)果外界因素停止作(zuò)用,分散體又變稠形成凝膠體。這種當漿液受到剪切時,稠度變小,停止剪切(qiē)時,稠度又增加(jiā)的(de)性(xìng)質稱為觸變性(xìng),相應的水分(fèn)散體稱為觸變泥漿。
為了及時充填管(guǎn)子和土層之間(jiān)的空隙,同(tóng)時膨潤土懸浮液滲入土層空隙(xì)內,在管予與土壤間形成泥漿套,在機尾刃腳後第二節管子(zǐ)開始壓入(rù)泥漿。
2、FHDF高效膨潤土泥漿
FHDF高效膨潤土泥漿與傳統膨潤土(tǔ)泥漿相比(bǐ)有以下優點:
①造(zào)漿(jiāng)性能好,是傳統泥漿的2.5~3倍;
②造漿含砂量低,潤滑性能好;
③泥漿是粗分(fèn)散的和細的分撒的混合分散體,對泥(ní)粒有(yǒu)選擇性絮凝作用,使鑽進過程中泥粒在泥壁表麵堵塞粗孔隙,泥漿的細分散體堵(dǔ)塞細孔(kǒng)隙,能有效形成致密泥皮,降失水作用較好、濾失量低,滲透距離(lí)短;
④泥漿有較好的(de)觸變性能,網(wǎng)結構形(xíng)成和黏度恢複快,凝膠強度適中,因此停(tíng)鑽後重啟動阻力增加有限;
⑤現場施工方便,直(zhí)接打(dǎ)漿即可,無需再添加(jiā)其他添加劑。
3、新型泥漿材料及(jí)抗滲泥膜
除了膨潤土(tǔ)係(xì)的潤(rùn)滑(huá)材料外,國外還研究出許(xǔ)多高分子化(huà)學減摩劑。如日本生產的IMG減摩材料,這種高分子材料具有吸(xī)水的功(gōng)能。當其與水接觸,它能從一顆很小的顆(kē)粒變(biàn)到很大,直徑可以(yǐ)達到(dào)O.5~2mm,質量可以變(biàn)成之前的百倍以上。具有很多優點:
①這些吸水後的顆粒狀材料,附著在管道周(zhōu)圍像(xiàng)很多顆鋼珠點在底下,減少摩擦的作用很明顯;
②不像其他潤滑劑(jì),當頂管頂(dǐng)進(jìn)暫停一段時(shí)間再次啟(qǐ)動時(shí),它的阻力增加不顯著,基(jī)本和之前阻(zǔ)力保持(chí)相同;
⑧這種顆粒材料吸水後直徑較大,不容(róng)易滲透到周圍土層中去,因而使用起來較方便,不會流失太多。
④這(zhè)種漿液的配置十分簡單,操作也十分方便。
二、注漿工藝及技術控製
注漿技術要點:
1、在一定的壓(yā)力下,膨潤土含量較高時有利於泥漿套(tào)的形成(chéng),且向土壤中擴散較小,因而開始頂(dǐng)進時漿液中膨潤土含量要高。
2、補充的懸浮液中膨(péng)潤土含量需進行調整,含量大的懸浮液,運動流限大,頂管阻力大;含量過(guò)小時,懸浮液會很快滲入土壤中去。所(suǒ)以(yǐ)要根據頂力情況調(diào)整膨潤土含(hán)量。
3、注入漿體的量與(yǔ)頂進速度(dù)有關,量為管道與周(zhōu)圍土體之間空隙體積的7~9倍;
4、注漿壓力值應(yīng)保持一定,使其不僅能順利壓力管道(dào)外壁,而且不會使周圍土體擾動。