平噴式注漿系統(tǒng)在長(zhǎng)距離管道頂進(jìn)施工中的應(yīng)用_secret

1、平噴式注漿系統(tǒng)在長(zhǎng)距離管道頂進(jìn)施工中的應(yīng)用摘要 東莞市第四水廠二期萬(wàn)江區(qū)DN3000B頂管段工程管材為直徑3m的鋼管，一次頂進(jìn)291m，屬大管徑長(zhǎng)距離頂管。由于采用了平噴式注漿系統(tǒng)，很好的解決了頂進(jìn)施工中的注漿減阻技術(shù)難題，僅用40天就完成了全部管道頂進(jìn)，創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)大管徑長(zhǎng)距離頂管的新記錄。關(guān)鍵詞 大管徑長(zhǎng)距離頂管 平噴式注漿系統(tǒng)一、工程概況萬(wàn)江區(qū)DN3000B頂管段工程是東莞市第四水廠二期輸配水管道工程的一個(gè)重要組成部分，由于管線穿越現(xiàn)況一0七國(guó)道，交通部門(mén)要求管道施工時(shí)不得影響國(guó)道正常使用，因此采用機(jī)械化頂管工藝鋪設(shè)管道。本工程所頂管材為302030mm鋼管，外防腐采用 “六油二布”加強(qiáng)級(jí)

2、環(huán)氧煤瀝青。頂管段管線長(zhǎng)291m，管道埋深約7.8m，采用泥水平衡式機(jī)械化頂管工法施工。二、地質(zhì)及水文資料1、地質(zhì)第層，粉砂。淺灰色，飽和，松散狀，顆粒較均一。厚度介于2.107.0m，平均4.08m，頂面高程介于-1.632.60m。屬松散軟弱地層。第層，淤泥質(zhì)粉細(xì)砂?；疑柡?，松散狀，以粉細(xì)砂為主，局部夾流塑狀淤泥質(zhì)土。厚度介于2.5013.40m，平均6.11m，頂面高程介于-1.022.65m。經(jīng)測(cè)試，其主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)值：天然含水率=50.168.7%，平均59.4%，孔隙比e=1.2981.947，平均1.623，液性指數(shù)IL=1.702.37，壓縮系數(shù)a1-2=0.521.

3、67MPa-1。為高壓縮性土，屬軟弱地層。第層，中砂?；尹S色，灰白色，飽和，松散狀。厚度介于1.809.50m，平均4.99m。屬松散軟弱地層。管道主要穿越淤泥質(zhì)粉細(xì)砂層及中砂層。2、水文根據(jù)場(chǎng)地地層分布和簡(jiǎn)易水文觀測(cè)，場(chǎng)地地下水主要分布于第四系沖擊粉砂、中砂及淤泥質(zhì)粉細(xì)砂、中細(xì)砂中，均為含水豐富的強(qiáng)透水性地層。水位埋深介于0.503.80m，平均1.13m。三、注漿減阻原理根據(jù)現(xiàn)行頂管施工技術(shù)規(guī)范頂力計(jì)算公式：P=fD12h+(2h+ D1)tg2(45-/2)+/D1L+PF 式（一）式中 P計(jì)算的總頂力(kN)；管道所處土層的重力密度(kN/m3)；D1管道的外徑(mm)；H管道頂部以上

4、覆蓋土層的厚度(m)；管道所處土層的內(nèi)摩擦角(o)；管道單位長(zhǎng)度的自重(kH/m)；L管道的計(jì)算頂進(jìn)長(zhǎng)度(m)；f頂進(jìn)時(shí)，管道表面與其周?chē)翆又g的摩擦系數(shù)；PF 頂進(jìn)時(shí)，工具管的迎面阻力(kN)。由此可見(jiàn)，管道頂進(jìn)阻力由兩部分組成：迎面阻力及管道摩阻力。其中管道摩阻力在很大程度上可以通過(guò)各種手段來(lái)施加影響。若使頂管工具頭切削直徑比它相應(yīng)于管子外徑應(yīng)有的尺寸稍大一點(diǎn)，就有可能降低管外壁摩阻力。這樣能使上層不直接壓在管體上。只要土層足夠堅(jiān)硬，這種方法就會(huì)取到預(yù)期的效果。而如果向管子和土層之間形成的空隙內(nèi)壓人支承介質(zhì)，這種方法的效力更可以大大提高，并能維持一定的時(shí)間，從而足以頂進(jìn)一段相當(dāng)長(zhǎng)的管路，

5、再則，支承介質(zhì)在起支承作用的同時(shí)，也可以作為潤(rùn)滑劑起到減少摩阻力的作用，對(duì)于長(zhǎng)距離頂管十分有利。本工程采用鈉基膨潤(rùn)土作為注漿減阻的填充材料。四、平噴式注漿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以往頂管注漿孔多采用在管壁上開(kāi)鑿直孔，漿液幾乎垂直于管外壁壓入土體，管嘴噴射壓力不小于1.0MPa。本工程管道穿越土層主要為粉細(xì)砂及中砂層，均為軟弱松散土層，且地下水豐富，若采用常規(guī)注漿孔結(jié)構(gòu)，注漿液大部分將在土體內(nèi)流失，因此，很難在如此大管徑的管道四周形成封閉的注漿環(huán)套，也就無(wú)法充分發(fā)揮注漿減阻的功效。經(jīng)過(guò)技術(shù)人員精心設(shè)計(jì)、反復(fù)論證，決定在本工程中試用平噴式注漿減阻系統(tǒng)。通過(guò)加設(shè)蓋板，改變漿液噴射方向，使注漿液變單點(diǎn)直噴為平面均布，

6、加大了漿液的影響面積，從而確保注漿液在管壁外形成封閉環(huán)套，最大限度的減少管壁摩阻力。平噴式注漿系統(tǒng)由鋼制注漿套管、單向閥及鑄鐵水堵組成，詳見(jiàn)下圖：平噴式注漿系統(tǒng)示意圖 其工作原理為：注漿液通過(guò)輸送管道，高壓通過(guò)單向閥（單向閥用于防止注漿結(jié)束后地下水反滲入管道），經(jīng)由蓋板下1/2斷面缺口，呈半圓形注入超挖間隙內(nèi)。注漿孔位于管道前方，距管口20cm位置，環(huán)向均布三個(gè)。鋼制套管大樣圖五、實(shí)際應(yīng)用結(jié)果分析六、結(jié)語(yǔ)此次頂管工程一次頂進(jìn)3m鋼管291m，管徑大、頂距長(zhǎng)，創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)大管徑長(zhǎng)距離頂管的新記錄，實(shí)際頂進(jìn)時(shí)間僅為40天。在沒(méi)有采用中繼間接力頂進(jìn)的情況下，頂力有效的控制在 以下，軸線最大偏差在3cm以內(nèi)，取得