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長距離巖石頂管機型選擇和潤滑減阻施工技術應用

作者:中科非開挖    發布時間:2022-03-25 09:20:28

  上一期我們就巖石頂管機非開挖施工應如何選擇合適的刀盤做了詳細的介紹和說明。本期我們簡單的對長距離巖石頂管機型選擇和潤滑減阻施工技術應用進行描述,作為專注的螺旋微型頂管機生產制造廠家江蘇天盾重工,我們將盡心整理并發布各種頂管機及頂管施工相關知識,竭誠為您服務。

  巖石頂管機設備選型與設計

  本案例工程一次性距離長,存在溶洞、斷層、軟硬不均、富水、大量淺埋層等不良地質,并結合進度、安全要求,進行詳細的分析論證,確定選用泥水平衡式頂管施工方案。為確保安全順利通過,對設備提出如下設計要求:

  1、頂管設備應能滿足一次性頂進2km的能力,整機應性能可靠、穩定,并確保其成洞質量滿足設計要求。

  2、滿足切削較大飽和抗壓強度為90MPa巖石的能力。

  3、泥漿性能應能滿足長距離頂進施工要求。

  4、方向調整與糾偏能力及導向系統的精度和設備的可操控性應能保證高精度貫通。

  巖石地層頂管施工潤滑減阻問題

  常規頂管施工中,管節外壁摩阻力遠大于正面阻力,摩阻力與頂進長度成正比關系,適量注入觸變泥漿,變固體間的滑動摩擦為固液間的滑動摩擦,將極大地減小阻力,所以頂進施工中,適量使用觸變泥漿是減小頂進阻力的重要措施。

  由于巖石的自穩能力強,隧洞與管節外壁之間的間隙一直存在并形成前后連通的通道,受地下水及其流動性的影響,無法有效形成泥漿套,且大量膨潤土流入刀盤被循環泥漿帶走。

  頂進過程中,掌子面破巖形成的石渣會通過超挖間隙向后流動進入管節外壁與洞壁間隙,使管節上浮,嚴重時會使管節與拱頂巖面直接接觸。石渣與膨潤土混合較長時間后,底部石渣與觸變泥漿的混合物長期受到管道重量擠壓、水分流失后會形成泥餅,從而使摩阻力急劇增大。

  圍巖破碎的洞段,觸變泥漿會滲入到巖石裂隙,在其潤滑性的作用下,加大圍巖失穩風險。

  富水段和裂隙發育地層中,觸變泥漿漏失嚴重,無法提供有效潤滑。

  施工中,觸變泥漿配比需要結合頂管機的頂進參數和圍巖情況,在試驗分析基礎上結合實踐合理調整。

  觸變泥漿技術措施

  1. 確定觸變泥漿配比

  觸變泥漿的成分為膨潤土、CMC(粉末化學漿糊)、純堿和水,不同地質需要對應的配合比,終于通過試驗確定。

  2. 控制出渣泥水壓力和觸變泥漿壓力

  在完整圍巖中頂進時,在確保正常循環的前提下盡量降低出渣系統掌子面的泥水壓力,采用常壓模式,泥水倉水位保持在半倉左右,以減少開挖石渣回流進入管壁與洞壁間隙的幾率。同時,適當降低觸變泥漿的注入壓力,減少其進入刀盤而流失的幾率。

  3. 監控摩阻力指導頂進施工

  通過監測主頂和中繼間頂力變化,分析不同段落的摩阻系數:宜控制摩阻力不大于3kN/m2;摩阻力大于5kN/m2時應引起警覺;摩阻力超過8kN/m2時,必須采取如清理沉渣等處理措施降低摩阻力。

  4. 控制觸變泥漿粘度

  正常洞段觸變泥漿的馬氏粘度約為90s;圍巖破碎洞段觸變泥漿的馬氏粘度不低于120s,以減少漏失量;必要時添加高分子材料,進一步增加粘度,提升保水率,減少漏失量。

  5. 保持觸變泥漿潤滑效果

  圍巖較好的富水段,根據實踐,觸變泥漿流失量大,被稀釋后幾乎失去應有的潤滑效果,可以選擇性停止注漿或者單純注入高分子材料。

  結語

  長距離巖石頂管隧道施工技術在我國水利工程領域的應用會越來越廣,同時工程條件對頂管機設計技術與施工技術的要求會越來越高。在如何有效應對斷層破碎帶、高壓富水、圍巖收斂與掉塊、觸變泥漿長期穩定性以及提出適應巖石頂管施工的指導理論等問題上,仍需結合后續工程繼續系統研究、不斷積累經驗。只有真正解決了長距離巖石頂管工程在設計和施工過程中遇到的難題,才能持續推動巖石頂管技術的發展,從而為我國的基礎設施建設做出更大貢獻。

  下一期將對泥水平衡頂管的施工特點及工藝原理做詳細介紹,如需了解更多天盾重工頂管機的信息,請持續關注。

  長距離巖石頂管機型選擇和潤滑減阻施工技術應用由螺旋微頂生產銷售廠家天盾重工于 2022-03-25 09:20:28 整理發布。

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