1、注漿(補漿)原理和作用
掘進機的直(zhí)徑一般要比管道直(zhí)徑大2—5cm.由(yóu)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孔注入的泥漿填滿。泥漿是一種混合液,在(zài)壓力作用下和土體接觸並滲入土層中,慢慢擴散開,並與周圍土(tǔ)體(tǐ)形成(chéng)一個整體。隨著滲入量的增(zēng)加,土體與(yǔ)泥漿將會形成一層致密的滲透塊(kuài),同時在泥(ní)漿壓力的作用下(xià),塊與塊之間緊密結合,這樣就在管道周圍形成了一個(gè)穩定的泥漿和土體組合而成(chéng)的“泥漿套”。這個泥漿套的形成阻止了泥漿繼(jì)續向外麵土(tǔ)層滲透,同時在泥(ní)漿壓力的作用下泥漿會流(liú)動到管道底下,當四周都形成泥漿套時就能支撐周圍土體起到浮力的作用,這樣管道與周圍土層(céng)中間就隔著一層流(liú)動的泥漿,且保持為(wéi)濕(shī)潤摩擦,這是摩擦係數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)入的泥漿隨著管道往前滲透、擴散,已形成的泥漿套就會變稀薄,土體就會壓向管道四周,同時管(guǎn)壁阻力就會(huì)急速上升。為此,在管(guǎn)道推進過程中需要對後麵頂進的管道不斷(duàn)均勻的(de)進行補充泥漿,使後麵推進的(de)管道周(zhōu)圍與前麵的管周圍一樣形(xíng)成(chéng)連續的泥漿套,並保持與土壓力一致。一般補充(chōng)泥漿的孔道數量和問距要根據管道直徑、管道頂(dǐng)進的速度、土質情況等因素來確定。通常情況下每(měi)隔2—5節管道設置。
注漿主要有4個作用,一是起潤滑作用,將管土之間的幹摩擦變為濕潤摩擦,減小摩(mó)擦阻力;二是(shì)起支撐作用,在注漿壓力下使管道周圍土體變得(dé)穩定;三是改良土質,通過泥漿向管道周圍土體的滲透作用來改(gǎi)良不好的(de)上(shàng)質。四是封堵裂縫(féng),通過注漿處理地下水發育(yù)的圍岩湧水。
2、注漿技術的應用分析
注(zhù)漿的直(zhí)接結果是(shì)形成觸變(biàn)泥漿潤滑套(tào),它的質量直接影響頂進過程中的頂力,可以(yǐ)直(zhí)觀地從頂進係統(tǒng)的壓力表上反映。如果項力發生突然上升,很可(kě)能是由於(yú)泥(ní)漿(jiāng)潤滑套的質量發生問題了,或者是因為停止(zhǐ)頂進(jìn)時間過長(zhǎng)導致泥漿套缺失引起的頂力上升。
一、注漿(jiāng)材料
1、傳統觸變泥漿
頂管觸變泥漿一(yī)般是(shì)以膨潤土為主要材料,CMC(粉末化學漿糊)或其他高分子材料(liào)等為輔助材料的一種均勻混合溶液。膨潤土(tǔ)分(fèn)散在(zài)水中,其片狀(zhuàng)顆粒表麵帶負電荷,端頭帶正電(diàn)荷。當膨潤土含量較多時,顆粒之間由於正負電相互吸引而形成一個網架結構,泥土實際(jì)程膠凝狀態,經觸動後,顆粒之間的連接電鍵即遭到破壞,釋放出網架中的水使膨潤土分散體隨之(zhī)變稀。如果外界因(yīn)素停止作用,分散體又變稠形成凝膠體。這種當漿(jiāng)液受到剪切時,稠度(dù)變小,停止剪切時,稠度又增加的性質稱為觸變性,相應的水分散體稱為觸變泥漿。
為了及時充填管子和土層之間的空隙(xì),同時膨潤土懸浮(fú)液滲入土層空隙內,在管予與土(tǔ)壤間形成泥(ní)漿套(tào),在機尾刃腳後第二節管子開始壓入泥漿。
2、FHDF高效膨潤土泥漿
FHDF高效膨潤土泥漿(jiāng)與傳(chuán)統(tǒng)膨潤土(tǔ)泥漿相比有以下優點:
①造漿性能好,是傳統泥漿的2.5~3倍;
②造漿(jiāng)含砂量低(dī),潤(rùn)滑性能好;
③泥漿是粗分散的和細的分撒的混合分散體,對(duì)泥粒有選擇性絮凝作用,使鑽進過程中泥粒在泥壁表麵堵塞粗(cū)孔隙,泥漿的細分散體堵塞(sāi)細孔隙,能有效形成致密泥皮,降失水作用較好(hǎo)、濾失量(liàng)低,滲透距離短;
④泥漿有(yǒu)較好的觸變性能,網結(jié)構形成和黏度恢複快,凝膠強度適中,因此停鑽後(hòu)重啟動阻力增加有限;
⑤現場施工方便,直接打漿即可(kě),無需再添加其他添加劑。
3、新型泥漿材料及抗(kàng)滲(shèn)泥膜
除了膨潤(rùn)土係的潤滑材(cái)料外,國(guó)外還研究出許多高分子化學減摩劑。如日本生產的(de)IMG減摩材料,這種高分子材料具有吸水的功(gōng)能。當其與水接觸,它能從一顆很小的顆粒變到很大,直徑可以(yǐ)達到O.5~2mm,質量可以變成之前(qián)的百倍以上。具有很(hěn)多優點:
①這些吸水後的顆粒狀材料,附著在管道周圍像很多(duō)顆鋼珠點在底下,減少摩擦的作用很明(míng)顯;
②不像其他潤滑劑,當頂(dǐng)管頂進暫停一段時間再次啟動時,它的阻力增加不顯著,基本和(hé)之前阻力保持相同;
⑧這種顆粒材料吸水後直徑較大,不(bú)容易滲透到周圍(wéi)土層中去(qù),因而使(shǐ)用起(qǐ)來較方便(biàn),不會流失(shī)太多。
④這種漿液的配(pèi)置十分簡單(dān),操作也十分方便(biàn)。
二、注(zhù)漿工藝及技術控製(zhì)
注漿技術要點:
1、在一定的壓力下,膨潤土含量較高時有利於泥(ní)漿套的形成(chéng),且向土壤中擴散較小,因而開始頂進時漿液中膨潤土含量要高。
2、補充的懸浮液中膨潤土含量需進行調整,含量大的懸浮液(yè),運動流(liú)限大,頂管阻力大;含量過小時,懸浮液會很快滲入土壤中去(qù)。所以要(yào)根(gēn)據頂(dǐng)力情況調整膨潤土含量。
3、注入漿(jiāng)體的量與頂進速度有關,量為管道(dào)與周圍土體之間空隙體積的7~9倍(bèi);
4、注漿壓力值應保持一定,使其(qí)不(bú)僅能(néng)順利壓力管道外壁,而(ér)且不會使周圍土體擾動。