顶管外壁改性触变泥浆智能减阻施工工法
简述顶管工程中的触变泥浆的使用
简述顶管工程中的触变泥浆的使用【摘要】在给排水工程施工中，顶管是不开槽铺设地下管道的施工方法之一,多年来已被广泛采用。
但由于后背及管道受压强度有一定限制,因此顶进长度一般只能有限，在实际施工中，通过触变泥浆可以减少顶力，增加一次顶进的长度。
标签给排水工程；顶管工程；触变泥浆；减阻1 工程概况安栏排水泵站工程设计排涝量为10m3/s，地址位于新泰安市场附近的一片空地上，距旧泵站约200m，新泵站建成后将九曲河水通过泵站及泰安路覆盖下的暗渠排出。
本工程D1000混凝土顶管总长255米，从WA1～WA3号井。
单节顶进长度平均约80多米。
管材：顶管用管材均采用钢筋混凝土顶管，橡胶圈止水。
本工程顶管长度约为255m，根据设计图纸及施工现场的具体情况，在检查井位置设置工作井。
工作井采用逆筑法施工。
污水管管内底标高为-0.153～-0.1m，地面标高约2.7m，所以基坑开挖深度为2.853m，工作井为矩形，壁厚40cm，矩形断面内尺寸为6.5m×4.5m。
在顶管过程中，采用在管节四周注触变泥浆，减少顶力。
工程较顺利的完成。
2 触变泥浆和泥浆系统概述所谓触变泥浆，是膨润土分散在水中，其片状颗粒表面带负电荷，端头带正电荷。
如膨润土的含量足够多，则颗粒之间的电键使分散系形成一种机械结构，膨润土水溶液呈固体状态，一经触动（摇晃、搅拌、振动或通过超声波、电流）、颗粒之间的电键即遭到破坏，膨润土水溶液就随之变为流体状态。
如果外界因素停止作用，水溶液又变作固体状态。
该特性称作触变性，该水溶液称为触变泥浆。
泥浆系统有二个作用：第一：送走被掘进产生的渣土和平衡地下水。
泥浆系统是由密封的管道组成，通过机头循环，形成泥浆混合物，由排泥管送走，最后沉淀在地面上的泥浆池内，泥浆通过众多的排泥泵被排出。
再由进水泵进水送入机头，排泥由变速的排泥泵进行控制。
机坑旁通装置可控制进排泥浆的速度、方向，以防止泥渣堵塞管道，淤积现场。
当挖粘土时，可能使普通粘土，有一定的粘合度，可以直接将泥浆排入泥浆池内，但是当挖沙土时，泥浆中必须添加一定的粘合剂（如膨润土等）以增加泥浆粘度，以达到排渣的最终目的。
顶管外壁改性触变泥浆智能减阻施工工法
顶管外壁改性触变泥浆智能减阻施工工法顶管外壁改性触变泥浆智能减阻施工工法一、前言顶管是一种常见的地下管道施工技术，广泛应用于城市地下管网建设。
然而，顶管施工中常常会遇到阻力大、施工难度大的问题。
为了解决这一问题，顶管外壁改性触变泥浆智能减阻施工工法应运而生。
该工法通过改善泥浆流变性能，降低顶管施工时的摩阻，并在实际工程中取得了良好效果。
二、工法特点1. 减阻效果显著：改性触变泥浆具有较低的摩阻系数，能够显著降低顶管施工时的阻力，提高施工效率。
2. 智能化控制：施工过程中可通过传感器监测泥浆性能，实时调整泥浆配比，保证施工过程的稳定性和减阻效果。
3. 环保可持续：改性触变泥浆采用环保材料制备，无毒、无害，对环境和人体健康无害。
4. 施工灵活性高：适应各种管径和地质条件，能够满足不同项目的要求。
5. 节约成本：减少施工时间和劳动力成本，提高工程效益。
三、适应范围该工法适用于地铁、隧道、输水管道等各类顶管工程，特别适用于需要通过地下水位较高、地质复杂、土质湿软区域的顶管工程。
四、工艺原理该工法主要采用改性触变泥浆作为顶管施工时的润滑介质。
触变泥浆在外力作用下会发生流变，即流动性和粘弹性两个特性的交替变化。
通过调节泥浆中的添加剂成分，使其具有低黏度、高稳定性、高抗剪性等特点，在施工过程中减少管道与土壤的摩阻力，从而实现减阻效果。
五、施工工艺1. 泥浆制备：根据工程要求，选取合适的触变剂、分散剂、增稠剂等添加剂，并按照一定的比例进行混合制备泥浆。
2. 施工准备：确定施工进度、施工路线、安全措施等，并准备好所需的施工机具设备。
3. 泥浆调整：在施工过程中，根据泥浆监测数据，不断调整和优化泥浆的配比和参数，以确保施工过程的稳定性和减阻效果。
4. 机械推进：将顶管机设备置于起点位置，通过推力将管道沿设计轨迹向前推进，同时利用改性触变泥浆减少施工过程中的摩阻力。
5. 泥浆回收：对施工过程中产生的泥浆进行处理和回收，以减少对周围环境的影响。
人工顶管管道减阻措施
人工顶管管道减阻措施包括以下几个方面：
1. 预润滑：在顶管前，先在管壁上涂刷润滑剂，以减小管道壁与土体之间的摩阻力。
2. 注浆减阻：利用触变泥浆进行压浆，填充于管壁与土体之间，以减小摩阻系数。
3. 中继间接力：采用中继间接力，以减小后座墙的顶进反力。
4. 双向顶进：采用管道双向顶进，在底下对接，以减小顶进阻力。
5. 勤挖、勤顶、勤测量、勤纠偏：通过勤挖、勤顶、勤测量、勤纠偏，减少管道偏差和管节错口，从而减小顶进阻力。
6. 纠偏：在顶进过程中，如果发现管道轴线偏差或高程偏差超过允许范围，应及时进行调整。
纠偏时可以利用特制的工具管帽进行纠偏，通过调解小千斤顶的数量和位置，达到纠偏目的。
7. 润滑：在顶管顶进距离较大时，可以在管壁外注入膨润土作为润滑介质，以减小摩擦。
同时，混凝土管表面的光滑度也会影响摩擦系数，因此要保持管表面的光滑。
8. 保持润滑介质稳定：为了保持较小的推顶力，要保证管子和土层之间充满润滑介质的空隙在整个推顶过程中保持不变。
润滑介质必须能够阻止土层落到管壁上，并承受各种具体条件下起作用的上压力来托住土层。
以上措施可以有效地减小人工顶管管道的阻力，提高顶进效率，同时减少对周围土体的扰动和破坏。
泥水平衡式顶管施工专项方案
泥水平衡式顶管施工专项方案1 泥水平衡式顶管工艺简介泥水平衡顶管机被主顶油缸向前推进，掘进机头进入止水圈，穿过土层到达接收井，电动机提供能量，转动切削刀盘，通过切削刀盘进入土层。
挖掘的土质，石块等在转动的切削刀盘内被粉碎，然后进入泥水舱，在那里与泥浆混合，最后通过泥浆系统的排泥管由排泥泵输送至地面上。
在挖掘过程中，采用复杂的泥水平衡装置来维持水土平衡，以至始终处于主动与被动土压之间，达到消除地面的沉降和隆起的效果。
掘进机完全进入土层以后，电缆、泥浆管被拆除，吊下第一节顶进管，它被推到掘进机的尾套处，与掘进头连接管顶进以后，挖掘终止、液压慢慢收回，另一节管道又吊入井内，套在第一节管道后方，连接在一起，重新顶进，这个过程不断重复，直到所有管道被顶入土层完毕，完成一条永久性的地下管道。
掘进机在掘进过程中，采用了激光导向控制系统。
位于工作后方的激光经纬仪发出激光束，调整好所需的标高及方向位置后，对准掘进机内的定位光靶上，激光靶的影像被捕捉到机内摄像机的影像内，并输送到挖掘系统的电脑显示屏内。
操作者可以根据需要开启位于掘进机内置式油缸进行伸缩，为达到纠偏的目的，调整切削部分头部上下左右高度。
在整个掘进过程中，甚至可以获得控制整个管道水平、垂直向5cm内的偏离精度。
当工作井完成以后，经调试完毕的液压系统，顶管掘进机便通过运输至工地，并安装就位至导轨上，微型掘进设备还包括，操纵室和遥控台、液压动力站、后方主顶、泥水循环装置，激光定位装置，减摩剂搅拌注入装置，泥水处理装置；其他辅助装置包括起重机，发电机、卡车、电焊机等。
随后，微型掘进装置上。
2 顶管施工方式选择根据本工程的特点，我司拟采取以下对策：1、采用泥水平衡顶管机械进行顶进。
2、在顶管顶进过程中采用管外壁注触变泥浆的措施从而降低顶进时的摩阻力,施工工程中严格控制膨润土的浓度来达到最好的减阻效果, 施工现场按重量计的触变泥浆配合比为：水：膨润土＝8：1，膨润土：CMC＝30：1；3、对穿越轴线上路面变化进行跟踪监测，一旦发现异常情况，马上停工，采取补救措施；4、科学合理的配备顶管设备，采用先进的管理手段，加强工程计划管理，合理安排施工顺序，加快施工进度；5、重点工序均需编制专项施工方案，并严格执行施工方案的审批制度。
顶管过程中的触变泥浆减阻的原理及应用
顶管过程中的触变泥浆减阻的原理及应用
顶管过程中的触变泥浆减阻的原理及应用
邱跃然;姜帅
【期刊名称】《北京公路》
【年(卷),期】2011(000)005
【摘要】顶管过程中,触变泥浆起着减阻、填补空隙、支撑的作用,施工时调整好泥浆配比,结合顶力变化曲线图,会使顶管工作进展顺利.
【总页数】3页(20-22)
【关键词】顶管;触变泥浆;膨润土;减阻
【作者】邱跃然;姜帅
【作者单位】北京市公路桥梁建设集团有限公司;北京市公路桥梁建设集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】
【相关文献】
1.大直径超长距离顶管触变泥浆减阻技术的应用 [J], 张立新
2.探讨使用触变泥浆为顶管减阻 [J], 李宝金
3.触变泥浆减阻等技术在顶管中的应用 [J], 张家治; 杨军
4.触变泥浆减阻方案在顶管中的应用 [J], 王志军
5.顶管隧道工程触变泥浆性能试验及减阻技术研究[J], 王明胜; 刘大刚
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顶管注浆减阻技术
顶管注浆减阻技术近年来，顶管技术朝着大管径、长距离的施工方向发展。
特别是在繁华大都市的市政建设项目中，长距离地下顶管技术以其独有的优势被广泛地应用。
然而由于我市土质多为亚粘土、沙性土，顶进中摩阻系数大而使顶进长度受到限制。
所以开发新的减阻技术，是实现大管径、长距离顶进的关键。
1 长距离顶进的方法、减阻材料及工艺效果目前实现顶管的长距离施工的技术保证措施，除了设置中继间外，更重要的是通过注浆工艺来减小管材与土壤的摩擦阻力。
采用注浆工艺润滑、减阻后可以使顶距提高40％一70％。
减阻用的主要材料是膨润土和水。
当膨润土与水混合后，由于水掺人膨润土中，膨润土在水中膨胀重量可以达到膨润土原重量的600％—700％。
经搅拌储存呈凝状，在有外力作用下呈流动状态，这种材料注夹在管外壳与土壤之间，会大大降低管节推进的摩阻力。
静止时泥浆有良好的稳定性。
为使膨润浆液有良好的性能，在制浆过程中要适量加一些辅助原料：如纯碱、纤维素CMC、缓凝剂等。
膨润土又分为钙基膨润土和钠基膨润土，吸收钙离子多的为钙基，吸收钠离子多的为钠基膨润土，根据不同的土质选用不同的配方。
通过施工我们总结发现：在沙性土中钠基膨润土减阻效果较明显，资料分析显示它比钙基膨润土多含一层极薄的硅酸盐，它与膨润土中的蒙脱石小粒子结合中易形成空隙构造，从而使浆液膨润性增加。
触变以后流动性好，静止下来有胶凝性与固化性。
高效钠基膨润土浆液配方是：膨润土24kg，水76kg，碱0.8kg。
在不同的土质和施工条件下，对减阻泥浆性能有不同的要求。
在沙性土质中，土层易塌方，流沙与地下水压向整个管壁，普通浆液达不到减阻效果，如在淤流沙层内，土层无水板结，遇水成流沙，膨润土会被流沙层内的水稀释，减阻效果就差。
在这种情况下，①、要提高浆液粘度；②、应掺入CMC经甲基纤维素，以提高浆液抗剪切能力及润溶性。
配方中的纯碱可提高浆液稠度，增加钠离子改变土粒子水化性能，但若加倍过量投入会破坏浆液的性能。
长距离顶管减摩泥浆的自动注浆系统施工工法(2)
长距离顶管减摩泥浆的自动注浆系统施工工法长距离顶管减摩泥浆的自动注浆系统施工工法一、前言长距离顶管工程是一种常用的地下管线建设方法，然而，在长距离顶管过程中，存在着顶管管道摩阻大、施工难度大等问题。
为了解决这些问题，长距离顶管减摩泥浆的自动注浆系统施工工法应运而生。
该工法通过自动注浆系统实现对顶管管道的加固和减摩，提高施工效率，保障工程质量。
二、工法特点1. 自动注浆系统：采用自动注浆系统，可以对顶管管道进行自动化处理，提高施工效率。
2. 减摩泥浆：使用专门的减摩泥浆填充管道，减少管道内的摩擦阻力，降低顶管施工难度。
3. 实时监测：通过实时监测系统，对注浆过程进行监控和调整，确保注浆效果和施工质量。
4. 环保节能：采用环保的减摩泥浆和自动控制系统，减少能源消耗和环境污染。
三、适应范围该工法适应于长距离顶管工程中，无论是在土体中还是在水中施工，都可以有效应对管道摩阻大、施工难度大的问题。
四、工艺原理该工法的核心在于减摩泥浆的注入和控制。
通过分析顶管施工工法与实际工程之间的联系，我们可以了解到，在长距离顶管工程中，管道的摩阻是一个重要的问题。
为了解决这个问题，我们采取了以下技术措施：1. 减摩泥浆配制：根据工程的具体情况，选择合适的减摩泥浆配方，使其具有良好的流动性和润滑性，以减少管道内的摩擦阻力。
2. 自动注浆系统：采用自动注浆系统，对减摩泥浆进行控制和注入，确保注浆质量和施工效率。
3. 实时监测系统：通过实时监测系统，对注浆过程的压力、注浆量等指标进行监测和调整，以实现最佳的注浆效果。
4. 注浆控制技术：通过控制注浆压力、注浆速度等参数，实现对注浆过程的精确控制，确保注浆均匀、稳定。
五、施工工艺1. 管道准备：在顶管施工前，进行管道的清理和检查，确保管道的内部光滑无阻塞。
2. 减摩泥浆配制：根据工程的具体要求，按照配方比例将减摩泥浆配制好。
3.自动注浆系统安装：将自动注浆系统安装在顶管机上，并与注浆管道连接好。
顶管注浆减阻技术
顶管注浆减阻技术在长距离顶管中，管道与周围土层的侧摩阻力占据着总顶力的80%~90%，因此减小顶管顶力的大小的有效措施便是减小管道周边的摩擦力，其原理主要是改变管道与周围土层的接触形式，即由注浆前管道与土之间的干摩擦变更为注浆后管道与泥浆套之间的湿摩擦。
在顶管施工过程中浆液除承担上述减阻作用外，还起到支撑的作用，即在注浆压力的作用下减小管道周围土体的变形。
注浆减阻的成败取决于注浆后管道周边泥浆套形成质量。
泥浆套的形成主要经过以下的过程：注浆初期，由于顶管机头的外径较管道外径大，故后续管道在顶进的过程中会沿着管道周围产生一定的空隙，此时浆液经注浆孔进入该空隙中，从而在一定程度上弥补顶管产生的地层损失，该注浆亦被称为同步注浆；随着注浆的持续进行，浆液在注浆压力作用下逐步向管道周边的土层中渗透和扩散至一定距离形成泥浆与土壤的混合体；在浆液渗透越来越多的情况下，会在泥浆与混合体之间形成密实的块状物，在注浆压力的挤压下相邻的块状物将产生粘结，最终形成一个相对密实、均匀和不透水的套状物，即泥浆套。
当泥浆套形成质量较高时，泥浆套能够阻止泥浆继续渗入土层中，以致后续注入的泥浆将随着管道与泥浆套的间隙流入到管道底部，随后向上涨起，同时，管道受到泥浆浮力作用后其有效重量将变小。
管道在泥浆的包裹之下顶进其减摩效果得到显著提高。
实际施工过程中，由于受环向空腔不连续、泥浆配合比、地下水以及注浆工艺等因素影响，减摩效果会受到一定的损失，顶管过程中应注重及时的补注浆。
顶管施工过程中应坚持工具管同步注浆和后续管道补充压浆的原则，顶管机尾部压浆孔应及时有效的跟踪注浆，确保能形成完整有效的泥浆环套，补充压浆的次数及压浆量应视现场顶力大小变化而定，一般在单节管道初顶阶段应增加补充压浆的频率，同时压浆量应较计算注浆量稍大。
压浆时需坚持“先压后顶、随压随顶、及时补浆”的原则，尤其需要重视中继间部位泥浆套的形成质量，避免因中继间的伸缩而破坏泥浆套，故本工程在后续各中继间管节位置增加一环压浆孔，中继间启动过程中同样需坚持上述原则。
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顶管外壁改性触变泥浆智能减阻施
工工法
顶管外壁改性触变泥浆智能减阻施工工法
一、前言
随着城市化进程的不断加速，地下管线工程作为城市基础设施的重要组成部分，已成为控制城市运转框架和经济发展的重要一环。
顶管技术作为一种深受市场欢迎的无开挖分布式管线敷设技术，已被广泛应用于各种管线敷设领域。
但顶管施工过程中存在减振、减阻、减损等问题，使得施工难度和安全风险都得到了提高。
为解决这些问题，顶管外壁改性触变泥浆智能减阻施工工法应运而生。
二、工法特点
顶管外壁改性触变泥浆智能减阻施工工法是采用特殊的高分子材料对泥浆进行改性处理，使泥浆表现出触变性能，并在顶管施工过程中，通过对泥浆流速、浓度等特性参数的实时监测，减小泥浆对管壁的剖切阻力，提高泥浆对管道支撑的反力，从而实现减振、减阻、减损的目的。
该工法的主要特点有：一、采用智能化监测系统，实时掌握泥浆流量、浓度等参数，有效控制泥浆的流动性能，确保施工质量；二、改性触变泥浆在施工过程中表现出较佳的流变性能，适应各种复杂地质条件和管道类型；三、通过改变泥浆成
分，减小泥浆与管壁之间的剖切阻力，提高泥浆对管道支撑的反力，达到减振、减阻、减损的效果。
三、适应范围
该工法适用于各种顶管施工，特别是在复杂地质条件下的顶管敷设，如：软土、湿土、砾石、黏土等工况下的敷设。
同时，该工法可适用于各类管线的顶管施工，如：排水管、供水管、燃气管等。
四、工艺原理
改性触变泥浆智能减阻施工工法的成功实现需要建立在科学的工艺原理基础上，为了确保施工过程的安全和质量，需要对施工工艺进行探究。
因此，在施工工法与实际工程之间的联系上，必须采取相应的技术措施，需要深入的分析和研究。
首先，针对改性触变泥浆的特点，我们采取了一系列的技术措施，使泥浆表现出触变性能，通过智能化监测系统实时控制泥浆的流动性能，确保施工质量。
对于不同地层条件，我们采用不同的改性材料，调整改性触变泥浆的配方，从而适应各种复杂地质条件。
其次，在泥浆流动过程中，由于管道内部存在多种阻力，如黏性阻力、剖切阻力等，这些阻力往往是导致泥浆流动效果降低的主要原因。
为此，我们选择适当的“添加剂”，能够和泥浆完美融合，使得泥浆与管道内壁之间的剖切阻力减小，从而达到减少阻力、减少消耗、节约成本的目的。
最后，在泥浆流动过程中，我们注重泥浆对管道的支撑与反力，根据管线类型和状况，合理控制泥浆的浓度，以防止管道变形或者损伤。
五、施工工艺
改性触变泥浆智能减阻施工工法的施工过程，主要包括5个重要阶段，具体如下：
1.前期准备阶段：确定施工方案，组织调配所需工具和材料；
2.配合墨线阶段：通过汲取水源，将改性触变剂和混合物按照一定比例加入，并进行充分的搅拌；
3.预注泥浆阶段：将配比好的泥浆通过预注泥浆站导入顶管，从而逐渐形成泥浆壳体；
4.正压注浆阶段：将泥浆按照设定目标，经过压力泵注入顶管中，逐渐沿着管体顶端完成敷设过程；
5.脱模覆盖阶段：完成敷设后，待泥浆硬化后，进行模板移除，再进行覆盖处理，从而完成施工过程。
六、劳动组织
改性触变泥浆智能减阻施工工法涉及众多环节，涉及到人员协作、机械设备选型等方面，需要完善的劳动组织安排。
劳动组织要特别考虑员工的安全和协作，充分利用现代化机械设备进行辅助施工，提高施工效率和安全性。
七、机具设备
施工过程中，改性触变泥浆智能减阻施工工法涉及到多种机具设备的选配，包括泵管、压力泵、挖掘机、泥浆站等。
各种机具设备都有不同的特点和适用范围，需要根据具体工况进行选择和调配。
八、质量控制
改性触变泥浆智能减阻施工工法的成功应用离不开严格的质量控制制度。
应根据现场实际情况，制定相应的质量控制方案，并进行实施。
在施工过程中，应定期检测泥浆质量，以确保泥浆配比、流量、浓度等条件达到标准要求，保证施工质量的稳定性和可靠性。
九、安全措施
改性触变泥浆智能减阻施工工法在施工过程中，需要考虑诸多安全问题。
施工单位应在施工前制定完善的安全管理规定，对施工现场进行周详的安全检查，尽可能排除事故隐患。
更重要的是，施工人员要时刻关注安全事项，并遵守施工规章制度，确保施工过程中得到安全保障。
十、经济技术分析
改性触变泥浆智能减阻施工工法在实际应用中，具有很高的经济性和技术性。
在施工效率上，该工法可大幅提高施工速度和安全性，使施工周期缩短1/3以上；在经济现实中，该工法可实现成本降低、减少材料浪费、提高效率的目标，从而实现实际经济效益的提升。
十一、工程实例
深圳市某工程公司应用改性触变泥浆智能减阻施工工法，解决了原有土方开挖困难、施工危险性高等问题，优化了施工方式，提高了施工速度和质量，取得了显著的效益。
这一工法在各种地质条件下，都能够成功实现，经济效益显著，具有广阔的应用前景。
总之，改性触变泥浆智能减阻施工工法的应用，对于顶管施工领域的发展，将在技术、经济和安全方面产生深远的影响，有望成为未来顶管施工领域的有力支持，在未来的市场竞争中发挥至关重要的作用。