一种用于高渗透土层的顶管新型泥浆材料
顶管施工中的泥浆技术
顶管施工中的泥浆技术引言泥浆技术是土建施工中不可或缺的一项技术，特别是在隧道建设和以顶管技术为主的建筑工程中，更是得到广泛应用。
因此，本文主要介绍顶管施工中的泥浆技术，包括泥浆的种类、泥浆的作用、泥浆的制备、泥浆的使用以及对泥浆的处理等内容。
泥浆的种类根据不同的应用场景和需求，泥浆可以分为水泥泥浆、聚合物泥浆、膨润土泥浆、氯化钙泥浆等多种类型。
在顶管施工中，常见的泥浆为聚合物泥浆和膨润土泥浆。
聚合物泥浆聚合物泥浆指以聚合物为主要成分的泥浆，具有耐高温、耐腐蚀、粘度大等特点。
在顶管施工中，聚合物泥浆常用于土层穿越、土掩管推进等环节，可起到增强土体稳定性、润滑减阻等作用。
膨润土泥浆膨润土泥浆指以膨润土为主要成分的泥浆，具有良好的润滑性、稳定性和可调性。
在顶管施工中，膨润土泥浆常用于充填顶管空腔、掩土穿越工程，可起到填充空隙、保护管材等作用。
泥浆的作用泥浆在顶管施工中扮演着重要的角色，其主要作用有以下几个方面：填充空腔在顶管施工中，顶管与地面之间存在一定的空腔，因此需要用泥浆进行充填，以确保管道的稳定性和安全性。
润滑减阻顶管施工过程中，需要将管道从一个孔口推进至另一个孔口，此时泥浆具有良好的润滑性，可以减少管道推进时的阻力。
稳定土体顶管穿越土层时，泥浆可以填充土层空隙，增强土体稳定性，以防止土层塌陷等不良情况的发生。
保护管材顶管施工中，管道外壁与土层之间存在一定的接触面积，在此处涂刷泥浆可以起到保护管材的作用，防止管道外壁被磨损、划伤。
泥浆的制备泥浆的制备需要注意多种因素，如泥浆的配比、掺水质量、搅拌时间等等。
具体制备方法如下：1.根据实际情况，选择合适的泥浆种类和相应的原材料；2.将原材料加入混合桶中，并按照一定的比例掺水；3.通过泵或搅拌器进行搅拌，直至泥浆充分混合。
泥浆的使用泥浆在顶管施工中的使用需要注意一些技巧和方法。
以下是泥浆使用的一些要点：1.在施工前，确定泥浆的配比，并进行充分的搅拌；2.在顶管孔口处，注入适量的泥浆，并将管材放入孔口；3.推进管材时，不断注入泥浆，以保持顶管稳定；4.注意泥浆的补充和排泥，确保施工过程中的质量。
顶管施工中的泥浆技术
摘要：对于管外壁摩阻力，在很大程度上可以通过各种手段来施加影响。
首先要注意管子表面的光洁平滑，以保持很低的摩擦系数。
此外极为重要的是，管子要尽可能避免圆度误差，并保持直径的一致。
在这方面，如果管子是用许多管模制造的，问题可能就出现在制管厂中，因为管模本来就有尺寸公差，而且磨损程度也不相同。
此外，如果管子浇注之后脱模过早，或者由于蒸养而发生收缩，也会引起这类的偏差。
管子尺寸的不准确在推顶时会导致产生夹紧力，这种力有时可能达到很高的数值。
关键词：顶管施工泥浆若使刃脚比它相应于管子外径应有的尺寸稍大一点，就有可能降低管外壁摩阻力。
这样能使上层不直接压在管体上。
只要土层足够坚硬，这种方法就会取到预期的效果。
而如果向管子和土层之间形成的空隙内压人支承介质，这种方法的效力更可以大大提高，并能维持一定的时间，从而足以顶进一段相当长的管路，再则，支承介质在起支承作用的同时，也可以作为润滑剂起到减少摩阻力的作用。
对支承一润滑介质的要求对支承一润滑介质的要求，可以根据摩擦定律推算出来。
摩擦定律概要除了不在这里讨论的滚动摩擦之外，可将摩擦区分为：a）粘附摩擦（与静摩擦相同）；b）滑动摩擦。
在粘附摩擦和滑动摩擦的情况下都存在如下的关系：ｔ＝n·μ式中n——法向力；t——切向力；μ——摩擦系数；摩擦系数μ是一个材料常数，与滑动面和滑动物体的表面性质有关，而却不以接触面积f 的大小为转移。
无量钢系数μ在粘附摩擦的情况下，一般大于滑动摩擦时的数值，因为在粘附摩擦的情况下，表面会由于经常存在的不平度而被“楔紧”。
滑动摩擦又可分为：b1 ）干摩擦；b2 ）液体摩擦。
在干摩擦时，滑动体和滑动面直接接触，在液体摩擦的情况下，滑动体和滑动面则被润滑介质隔开在滑动摩擦的情况下。
滑动体和滑动面之间存在相对速度。
在干滑动摩擦的情况下，摩擦系数μ与相对速度υ无关。
在液体滑动摩擦的情况下，视在摩擦系数μ则相随滑动体和滑动面之间液体的流动阻力而变化。
顶管润滑泥浆
顶管施工过程中顶力控制的关键是最大限度地降低顶进阻力，而降低顶进阻力最有效方法是注射触变泥浆减阻——在管外壁与土层之间注射润滑浆，形成一条完整的环状的泥浆润滑套，从而大大地减少顶进阻力。
1、触变泥浆释义膨润土分散在水中，其片状颗粒表面带负电荷，端头带正电荷。
当膨润土含量较多时，颗粒之间由于正负电相互吸引而形成一个网架结构，泥土实际呈胶凝状态，经触动后，颗粒之间的连接电键即遭到破坏，释放出网架中的水使膨润土分散体随之变稀。
如果外界因素停止作用，分散体又变稠形成凝胶体。
这种当浆液受到剪切时，稠度变小，停止剪切时，稠度又增加的性质称为触变性，相应的水分散体称为触变泥浆。
2、工作原理（1）注浆顶管机的直径一般要比管道直径大2-5cm.由于这个管道直径差的存在，管道与周围土体之间存在的间隙会被从注浆孔注入的泥浆填满。
泥浆是一种混合液，在压力作用下和土体接触并渗入土层中，慢慢扩散开，并与周围土体形成一个整体。
随着渗入量的增加，土体与泥浆将会形成一层致密的渗透块，同时在泥浆压力的作用下，块与块之间紧密结合，这样就在管道周围形成了一个稳定的泥浆和土体组合而成的泥浆套。
这个泥浆套的形成阻止了泥浆继续向外面土层渗透，同时在泥浆压力的作用下泥浆会流动到管道底下，当四周都形成泥浆套时就能支撑周围土体起到浮力的作用，这样管道与周围土层中间就隔着一层流动的泥浆，且保持为湿润摩擦，这是摩擦系数很小的摩擦阻力状态。
（2）补浆因为随着顶管顶进距离的增加，注入的泥浆随着管道往前渗透、扩散，已形成的泥浆套就会变稀薄，土体就会压向管道四周，同时管壁阻力就会急速上升。
为此，在管道推进过程中需要对后面顶进的管道不断均匀的进行补充泥浆，使后面推进的管道周围与前面的管周围一样形成连续的泥浆套，并保持与土压力一致。
一般补充泥浆的孔道数量和问距要根据管道直径、管道顶进的速度、土质情况等因素来确定。
通常情况下每隔2-5节管道设置。
3、注浆材料一般是以淡水为基础，以膨润土为主要材料，以CMC（粉末化学浆糊）或其他高分子材料等为辅助材料的一种均匀混合溶液，通过泥浆搅拌系统搅拌成浆，并保持循环10min以后方可使用。
顶管注浆方案
顶管注浆方案一、引言顶管注浆是一种常用的地下工程施工方法，用于增强地下结构的稳定性和承载能力。
本文将对顶管注浆方案进行详细介绍，包括工程背景、施工原理、材料要求、施工步骤等内容。
二、工程背景地下管道是城市基础设施的重要组成部分，随着城市化进程的不断推进，地下管道的数量和规模也在不断增加。
然而，地下管道的老化和损坏问题也日益凸显，严重影响了城市的正常运转。
顶管注浆作为一种有效的地下管道修复方法，在提升地下结构的稳定性和承载能力方面具有重要意义。
三、施工原理顶管注浆是指将注浆材料通过顶管向地下管道中注入，使其充实管道周围土层，提高土体的稳定性和承载能力。
通过减小土体的孔隙度和增加土壤的粘结力，可以有效提升地下管道的抗压能力和抗滑能力。
四、材料要求1.注浆材料顶管注浆主要使用聚氨酯注浆材料，其具有较好的流动性和粘结性，能够在管道周围土层形成均匀的注浆体，提高土体的强度和稳定性。
2.注浆设备注浆设备主要包括注浆机、注浆管和压缩空气源等。
注浆机应具备良好的加压能力和控制精度，注浆管应具备足够的柔性和耐腐蚀性，以适应不同管道的施工需求。
五、施工步骤1.方案设计根据地下管道的具体情况和施工要求，制定合理的顶管注浆方案。
方案设计应考虑到地下管道的类型、材质、长度、埋深等因素，确定注浆材料的配比和施工参数。
2.准备工作清理管道周围的杂物和污物，确保施工现场整洁。
检查注浆设备和工具的工作状态，确保其正常运转，准备好所需的注浆材料。
3.注浆施工将注浆设备连接好，将注浆材料置于注浆机中，并通过摇动机构使其均匀混合。
根据方案设计确定的注浆位置和注浆量，将注浆管插入顶管中，并逐段注入注浆材料。
控制注浆压力和注浆速度，保证注浆的均匀性和稳定性。
4.质量检验在注浆施工完成后，对地下管道进行质量检验。
主要包括检查注浆体的均匀性和致密性，以及地下管道的稳定性和承载能力是否得到提升。
六、安全注意事项1.施工现场应设置明确的标识和警示牌，提示其他人员注意安全，并采取必要的防护措施，防止发生意外事故。
顶管工程注浆方案
顶管工程注浆方案概述顶管工程（也称涵洞工程）是在地下修建管道或隧道的一种施工方法，可以用于水利、燃气、暖通空调等行业。
在施工过程中，为了增强管道或隧道的强度和密封性，需要进行注浆加固。
注浆是利用注浆泵将浆液注入到地下空洞和管道中，填充裂缝和空隙，形成一层均匀、致密、粘结牢固的混凝土外部固化层，增强管道或隧道的强度和密封性。
本文将介绍顶管工程中常用的注浆方案。
注浆材料1. 水泥浆水泥浆是注浆中常用的材料，其浆体为水泥、砂子、水、硬化促进剂等组成。
水泥浆具有硬度高、强度大、可靠性好、施工方便等特点，使用广泛。
2. 硅酸盐浆硅酸盐浆主要由硅酸盐水泥、硅酸盐砂、水等组成。
硅酸盐浆具有粘结力强、耐侵蚀、变形小等优点，适用于一些特殊的地质条件。
3. 聚氨酯浆聚氨酯浆是一种高性能材料，具有良好的耐水性和抗压性能，适用于注浆加固的一些特殊部位。
注浆方案1. 注浆时间顶管工程的管道或隧道一般需要在开挖后1~2天内进行注浆加固，以充分利用土壤的承载能力，并且避免地质条件的变化对顶管工程造成影响。
2. 注浆压力注浆压力是指注浆时推动浆液的压力，一般是通过注浆机调节实现。
注浆压力不能过大或过小，一般控制在0.1~0.3MPa之间，以充分填实洞隙并达到预期效果。
3. 注浆间距注浆间距是指每个注浆孔的间距，一般间距不应大于1m。
注浆孔的设置应根据具体地质条件和工程要求进行设计。
4. 注浆深度注浆深度是指注浆材料进入地下的深度，以填实空隙并保证注浆材料充分固化，一般注浆深度不宜超过顶部高程的1/2。
5. 注浆浆液配比浆液配比是指不同注浆材料按一定比例搅拌形成的浆液。
注浆浆液的配比应精确、合理，并经过实验验证。
一般的配比应为水泥:水=1:0.4~0.45。
结论顶管工程注浆方案是顶管工程中一个非常重要的环节，正确的注浆方案可以确保管道或隧道的强度和密封性。
在选择注浆材料时，应根据不同的地质条件和工程要求进行选择。
注浆方案需要根据具体情况进行设计，以确保注浆效果。
超大断面矩形顶管工程新型减摩触变泥浆应用效果分析
超大断面矩形顶管工程新型减摩触变泥浆应用效果分析发布时间：2022-04-26T08:47:26.241Z 来源：《工程建设标准化》2022年第1期作者：周依军[导读] 触变泥浆是顶管推进施工的重要组成部分，可有效提高顶管推进的施工效率周依军（1.上海隧道工程有限公司，上海 200032 ）摘要：触变泥浆是顶管推进施工的重要组成部分，可有效提高顶管推进的施工效率，其材料组成随着环境影响和施工需求不断改进。
在富水软土地层中，超大断面矩形顶管在施工过程中会受地层特性、长距离推进和姿态控制等因素的制约。
传统触变泥浆的保水性能无法保证泥浆护壁的整体质量，易导致地面及管线沉降、壳体背土、转角突变等施工风险。
本文依托国内首个软土地层大断面矩形顶管上海轨道交通14号线静安寺站为工程背景，研发一种具有较高的润滑、保水、微承载性能的新型减摩触变泥浆材料，并对新型的减摩触变泥浆的配合比及压注工艺应用效果进行研究。
关键词：超大断面矩形顶管软土地层触变泥浆减摩微承载性0引言随着我国对城市地下空间的开发利用，传统的开挖施工工艺无法满足复杂工况下的工程施工需求，以盾构法和顶管法为代表的非开挖施工工艺凸显而出被广泛用于地下空间建设。
其中，矩形顶管凭借断面利用率大、空间利用率高和浅覆土适应能力强的优越施工性能逐渐崭露头角。
然而矩形顶管形状特性会对泥浆壳体环向流动产生不利影响，而传统减摩泥浆存在黏聚力差、滤失量大和注入率高等不足[1]，导致顶管机壳体表面难以形成质量较好的减摩泥浆护壁。
特别是在较高孔隙水压力作用下的软土地层，减摩泥浆不断随着地下水的流逝而损失，加剧地面不均匀沉降，且矩形顶管断面越大该现象越明显。
本文以上海轨道交通14号线静安寺站矩形顶管工程为依托，研发一种新型减摩泥浆，旨在缓解超大断面矩形顶管推进时产生的地面沉降、姿态偏差和隧道渗水问题。
通过实际工程数据，对泥浆效果进行探讨。
1工程概况1.1项目简介上海14号线9标静安寺站位于华山路与延安中路交叉路口的华山路下方，沿华山路南北向布置，为地下三层岛式车站。
顶管壁后注浆方案
顶管壁后注浆方案引言顶管壁后注浆是一种常见的地下工程施工工艺，通过在顶管施工完成后对管道周围进行注浆，可以增强管道的稳定性和密封性。
本文将介绍顶管壁后注浆的根本原理、注浆材料的选择、注浆过程的具体操作步骤以及对注浆结果的质量控制等方面的内容。
1. 顶管壁后注浆原理顶管壁后注浆是指在地下管道施工完成后，通过注入特定材料到管道周围，填充空隙并增加管壁的密实度。
其原理是通过注浆材料的充填和固化来增强管道的整体强度和密封性，防止管道在使用过程中发生变形、渗漏等问题。
2.1 注浆材料的根本要求选择适宜的注浆材料对于保证注浆效果至关重要，以下是注浆材料的根本要求：•具有优良的充填性能，能够填充管道周围的空隙；•具有较高的黏结强度，能够与管道外表充分粘接；•具有良好的流变性能，便于注入和均匀分布；•具有一定的延展性和耐腐蚀性，适应复杂地质条件。
2.2 常用的注浆材料常用的注浆材料包括：- 水泥浆料：适用于常规地质条件下的注浆，具有较高的黏结强度和耐腐蚀性。
- 高压浆料：适用于较为困难的地层条件，具有较好的充填性能和耐压性能。
- 硅酸盐浆料：适用于一些特殊工程地质条件，具有较高的流变性能和耐高温性能。
3.1 准备工作在进行顶管壁后注浆之前，需要进行一系列的准备工作，包括： 1.清理管道周围的杂物和污物； 2. 对管道进行检查，确保无破损和渗漏；3. 准备好注浆设备和材料。
3.2 注浆操作步骤注浆操作的具体步骤如下： 1. 将注浆设备连接好，并根据需要调整注浆压力； 2. 根据注浆材料的要求，将注浆材料按照一定比例配制好；3. 从管道的下部或顶端注入注浆材料，逐段进行，确保充填均匀；4.在注浆过程中，注意观察管道周围的情况，及时调整注浆速度和压力；5. 注浆完成后，等待注浆材料充分固化后，进行后续工序。
4. 注浆结果质量控制为了保证注浆效果的质量，需要进行注浆结果的质量控制。
主要包括以下几个方面： 1. 注浆后，对注浆固化剂和管道进行质量抽检，确保注浆材料和管道符合要求； 2. 对注浆后的管道进行质量检测，如密封性测试、强度测试等； 3. 根据注浆结果，对注浆方案进行修正和改良，以提高施工效果和质量。
PSI水泥基渗透结晶型防水材料在顶管施工中的应用
别采用 土 压平 衡 和泥水 平 衡工艺 顶 管施 工 。 工地 段 施
地层 受 黄河 冲洪 积影 响 ， 间分 布 不 稳定 ， 岩 土 工 空 据
程勘察 报 告及 实 际顶管 施工 中的土样 记 录 ， 顶管 穿越 土层 多 为粉 细砂 、 中细 砂 。地 下水 埋 深 ２２ ５５ｍ， ．— ． 水 压较 大 ， 管施 工极 易 出现 管节缝 渗 漏现 象 。施 工 中 顶 在原设 计 柔性接 口楔形 橡胶 圈基 础上 ， 加装 了一道 又 遇水膨 胀 止水条 ， 基本 解决 了因纠偏 出现 的管 节缝 虽 渗 漏 问题 ， 由于 种 种原 因 ， 分管 节缝 仍 存 在 局 部 但 部 渗 漏现 象 。在试 验 了几种 防水 材料 后 ， 采用 了帕斯 卡 防水 系统 ， Ｐ Ｉ２ ０和 Ｐ Ｉ １ ０为 主 的水 泥 基渗 透 用 ｓ一 ０ Ｓ一 ３ 结 晶型 防水 材料 进行处 理 ， 到 了 良好 的效 果 。 收
中 图分 类 号 ： Ｕ ９ ２２ Ｔ ９ ．３ 文献标志码 ： Ｂ
Ａｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ＩＷ ａ ｅ ｏ ｆＭ ａ ｅ ｉ ｌ ｆＩ ｔ ｒ ｅ ｔ ａ ｉ ｎ ｎｄ Ｃｒ ｔ ｌｉａ ｉ ｎ ｐｌｃ ｔｏ ｆＰＳ ｔ ｒＰｒ ｏ ｔ ｒａ ｎ ｅ ｐ ｎｅ ｒ ｔ０ ａ ｙｓａｌｚ ｔ０ ｏ
文章 编 号 ： ０ ９ ７ ６ （ ０ ８ ０ — ０ ５ ０ １０ — ７ ７ ２ ０ ）１０ ７ — ４
ＰＩ Ｓ 水泥基渗 透结 晶型 防水材料在 顶管施 工 中的应用
杨 杰
（ 州市政工程总公司 ， 南 郑州 郑 河 ４００ ） ５ ０ ０
摘 要 ： 绍 了 Ｐ Ｉ 泥 基 渗 透 结 晶型 防水 材 料 的 防 水机 理 、 能 和 特 点 ； 结 合 具 体 顶 管 工 程 介 绍 了施 工 方 法 及 注 意 介 Ｓ水 性 并
一种用于土体防渗加固的渗透胶结型聚氨酯注浆材料[发明专利]
![一种用于土体防渗加固的渗透胶结型聚氨酯注浆材料[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/caaf4a15ef06eff9aef8941ea76e58fafab045da.png)
专利名称：一种用于土体防渗加固的渗透胶结型聚氨酯注浆材料
专利类型：发明专利
发明人：郭成超,王磊,王超杰,韩延康,赵鹏,孙博,刘琪,赵线峰,石明生,黄光营
申请号：CN202010609031.2
申请日：20200630
公开号：CN111808255B
公开日：
20220415
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于注浆材料技术领域，具体涉及一种用于土体防渗加固的渗透胶结型聚氨酯注浆材料，原料分为AB组分，组分A由以下质量份的原料组成：亲水低粘聚醚多元醇40～60份，渗透稀释剂35～55份，表面活性剂0.5～5份，催化剂0.1～2份；组分B由以下质量份的原料组成：异氰酸酯50～85份，渗透稀释剂5～30，阻燃剂5～35份。
渗透胶结型聚氨酯注浆材料具有低粘度，强渗透性，力学强度高，耐化学腐蚀性强，固结效果好等优点，完全满足土层防渗加固应用。
申请人：中山大学,万华节能科技集团股份有限公司
地址：510260 广东省广州市新港西路135号
国籍：CN
代理机构：郑州大通专利商标代理有限公司
代理人：陈勇
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一种顶驱专用下套管灌泥浆装置[实用新型专利]
![一种顶驱专用下套管灌泥浆装置[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/1ec3a23d53ea551810a6f524ccbff121dc36c540.png)
[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]实用新型专利说明书[11]授权公告号CN 201301685Y [45]授权公告日2009年9月2日专利号 ZL 200820224668.4[22]申请日2008.11.27[21]申请号200820224668.4[73]专利权人中国石化集团胜利石油管理局黄河钻井总公司地址257000山东省东营市东二路150号黄河钻井总公司[72]设计人王勇 张新兵 张卫东 马庆涛 [74]专利代理机构东营双桥专利代理有限责任公司代理人王锡洪[51]Int.CI.E21B 33/13 (2006.01)权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页[54]实用新型名称一种顶驱专用下套管灌泥浆装置[57]摘要一种顶驱专用下套管灌泥浆装置，由泥浆泵接头、由壬、注泥浆管、套管循环帽子、排浆管和控制阀组成，其特征在于泥浆泵接头上部与泥浆泵连接，下部通过高压由壬与注泥浆管上端连接，注泥浆管下端与套管循环帽子进口连接，套管循环帽子下端与套管连接，上端通过高压由壬与排浆管连接，排浆管末端插进套管与地层之间的环形空间，在排浆管上设有控制阀。
本实用新型提供了一种安全环保、方便快捷的顶驱专用下套管灌泥浆装置，保证了施工作业的顺利进行。
200820224668.4权 利 要 求 书第1/1页 1、一种顶驱专用下套管灌泥浆装置，由泥浆泵接头、由壬、注泥浆管、套管循环帽子、排浆管和控制阀组成，其特征在于泥浆泵接头上部与泥浆泵连接，下部通过高压由壬与注泥浆管上端连接，注泥浆管下端与套管循环帽子进口连接，套管循环帽子下端与套管连接，上端通过高压由壬与排浆管连接，排浆管末端插进套管与地层之间的环形空间，在排浆管上设有控制阀。
2、根据权利要求1所述的一种顶驱专用下套管灌泥浆装置，其特征在于泥浆泵接头一端设有母螺纹，与泥浆泵出口连接，另一端焊接有高压由壬接头，与注泥浆管连接。
3、根据权利要求1所述的一种顶驱专用下套管灌泥浆装置，其特征在于套管循环帽子设为圆柱形，上端焊有高压由壬接头，下部设有公螺纹与套管连接，中部焊有带有高压由壬接头的泥浆进口，与注泥浆管连接，上端设有高压由壬，与排浆管连接，排浆管上设有控制阀。
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一种用于高渗透土层的顶管新型泥浆材料李静静，林鸿福，宋海明，叶秋杉摘要：泥浆在顶管施工中起着重要的减摩、润滑，平衡井壁压力等作用。
对于不同土层或地质条件的顶管施工，泥浆的组成也需相应变化。
本文根据现场施工中遇到的问题，对泥浆材料进行改良处理，制备出一种适用于砂质高渗透土层的新型泥浆材料。
关键词：顶管泥浆一．概述泥浆是钻孔施工中的重要施工材料之一，起着平衡井壁压力、冷却钻头、悬浮钻渣、保护井壁等作用。
在桥梁钻孔灌注桩、石油钻井、非开挖穿越、地下连续墙等工程的施工中均占有重要地位。
顶管施工技术是继盾构施工之后发展起来的一种地下管道施工方法，它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、铁路、河川、地面建筑物，地下构筑物以及各种地下管道等。
顶管施工借助于主顶油缸及管道间、中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。
与此同时也把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间，以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。
泥浆在顶管施工中起着非常重要的作用，是顶管推进过程中的润滑剂。
由于顶管施工中地质条件差异较大，泥浆的组分也随之变化。
本文针对在现场施工中遇到的问题，分析考察现场施工地质条件，制备出了一种适合于砂质高渗透土层的顶管施工用泥浆新材料。
二．泥浆在顶管施工中的作用机理在顶管施工过程中为减少摩擦阻力，后续管节的直径比掘进机的直径要小2-5cm，使管道与土体之间会产生空隙；纠偏时对土体一侧产生挤压作用，而另一侧由于应力释放形成空隙，因此在顶管顶进的曲线轨迹中存在许多这种空隙[1]。
注浆时，从注浆孔注入的泥浆会先填补管节与周围土体之间的空隙，抑制地层损失的发展。
泥浆与土体接触后，在注浆压力的作用下，注入的浆液将向地层中渗透和扩散，先是水分向土体颗粒之间的孔隙渗透，当泥浆达到可能的渗透深度后静止下来，只需经过一个很短的时间，泥浆就会变成凝胶体，充满土体的孔隙，形成泥浆与土壤的混合土体；随着泥浆渗透越来越多，在注浆压力的挤压作用下，许多的渗透块之间粘结、巩固，形成一个相对密实、不透水的套状物，称为泥浆套，它能够阻止泥浆继续渗入土层。
由于掘进机的开挖会对管道周围土体产生扰动，使部分土体结构遭到破坏而变成松散土体，在注浆压力作用下，泥浆套能够把超过地下水压力的液体压力传递到土体颗粒之间，成为有效应力压实土体。
同时泥浆的液压能够起到支撑隧洞的作用，使其保持稳定，不让土体坍塌到管道上。
如果注入的润滑泥浆能在管道的外围形成一个比较完整的泥浆套，则接下来注入的泥浆不能向外渗透，留在管道与泥浆套的空隙之间，在自重作用下，泥浆会先流到管道底部，随后向上涨起。
当隧洞充满泥浆时，顶进管在整个圆周上被泥浆悬浮液所包围，受到浮力作用，管道将至少变成部分漂浮，它们的有效重量将变小，甚至可能变成负的。
管道在泥浆的包围之中顶进，泥浆能够起到非常好的减摩效果。
因此优质顶管泥浆必须具有良好的形成致密泥浆套的能力，优异的触变性能和低的滤失量。
三．FHDF25泥浆在顶管工程中出现的问题FHDF25是浙江丰虹粘土化工有限公司生产的一种高效低固相泥浆，其特点是具有优异的造浆性能、护壁性能，与传统的泥浆土相比，用量少、泥浆再循环利用率高，污泥排放量少。
曾在上海隧道地下连续墙施工中取得良好的应用效果。
FHDF25在上海军工路3.5m直径顶管中使用，泥浆浓度35-40kg/m3，开始一周顶进过程未发现异常，后期出现泥浆大量流失，顶管推进困难现象。
改用1#泥浆土配制的泥浆完成继续推进，顶管推进恢复正常。
采用1#泥浆土配制的泥浆浓度为100kg/m3。
对现场地质条件进行分析，发现在该工段，顶管顶进了孔隙率、渗透率较高的流沙土层。
比较FHDF25泥浆土和1#泥浆土配制泥浆的固相组分和流变性能，分析FHDF25失效原因。
两种泥浆的固相组分和流变性能如表所示。
表1.泥浆固相组分表泥浆含固量% 湿筛+200目% 200-300目% Σ+300目%1#泥浆10 18.5 4.3 22.8FHDF25 3.5 2 1 3从表1中可以看出，1#泥浆中+200目（＞75μ）的粗颗粒比FHDF25多8-9倍。
表2. 两种泥浆流变性能表泥浆名称含固量测试时间Φ600 Φ300Φ3AV PV YP YP/PV τ滤失量1#泥浆10%即时26.5 18.5 7 13.3 8 5.36 0.67 3.5811.0 10min 28.0 19.5 10.5 14.0 8.5 5.62 0.66 5.3624h 31.5 23.0 13.5 15.8 8.5 7.4 0.87 6.9FHDF25 3.5%即时32.5 22.0 3.5 16.25 10.5 5.87 0.56 1.7913.0 10min 35.0 24.5 6.0 17.5 10.5 7.15 0.68 3.0624h 43.0 31.0 9.0 21.5 12.0 9.7 0.81 4.60从表中可以看出，FHDF25泥浆含固量为1#泥浆的1/3的情况下，其表观粘度高于1#泥浆，静切力低于1#泥浆，动塑比相近。
较高的静切力在停机后重启动时可能产生瞬时较大的阻力，因此希望泥浆的静切力越低越好。
FHDF25泥浆的滤失量略高于1#泥浆，但仍属于滤失量相对较低的泥浆。
概括而言，FHDF25的流变性能要明显优于1#泥浆，其造浆率高，是1#泥浆的3倍，泥浆比重小，易于泵送。
但在孔隙率、渗透率高的砂砾质土层中FHDF25极易流失，无法形成稳定泥浆套。
而1#泥浆虽然造浆率低，但在孔隙率、渗透率高的砂砾质土层有较好的应用效果。
分析比较认为两种泥浆最大的区别在于1#泥浆中粗颗粒比FHDF25高8-9倍。
由于1#泥浆中含有大量粗颗粒石英，固相含量高达10-12%，这些不分散的粗颗粒能有效填充砂层孔隙，降低泥浆向孔隙的渗透深度，从而形成低渗透率的泥浆套，阻止泥浆的进一步流失，在顶管周围形成泥浆悬浮液，将顶管悬浮起来，起到顶管推进的减摩作用，使顶管推进工作顺利进行。
即：FHDF25泥浆失效的主要原因是，该泥浆土制备出泥浆为细分散泥浆，其无法有效阻塞沙孔，使得后继泵送进入的泥浆迅速渗透到底层深处，致使泥浆流失量大，无法形成稳定的泥浆套，无法将顶管悬浮，同时机头泥沙不能有效送出，导致推进阻力加大。
由于1#泥浆存在造浆率低，泥浆土用量大的缺点，因此希望对FHDF25泥浆土进行改良，制备出适合于该高孔隙、高渗透沙质土层的高效低固相泥浆土。
四．改良型FHDF25泥浆土的制备FHDF25泥浆土含沙量低，属细分散泥浆，对于孔隙率高渗透性好的砂砾土层，由于填充孔隙的粗粒少，难于有效堵塞砂质孔隙，泥浆流失大，造壁性能降低，造成顶管推进润滑性差，阻力增大。
因此，对于这类渗透性高的砂质土层，FHDF25不适用。
针对这类土层，泥浆中应含有一定量的粗颗粒填充料，以便于封闭孔隙，以利于造壁，阻止泥浆无效流失。
基于上述分析，对FHDF25泥浆土进行了改良，向泥浆土中添加适量的粗粒物质，如纸渣、竹屑、木屑等纤维粒状固体。
并对改良后泥浆流变性能进行测试。
表3.改良型FHDF25泥浆配方及流变性能表FHDF25用量g 填充物gH2Oml含固量%测试时间Φ600Φ300Φ3AV PV YP YP/PV τ14 —350 3.5 即时35 24.5 5 17.5 10.5 7.15 0.681 2.55 10’37 25.5 4.5 18.5 11.5 7.15 0.622 3.3214 纸渣1.4g350 3.85即时34.5 23.5 4 17.2 11.0 6.38 0.580 2.0410’36 25 6 18.0 11 7.15 0.650 3.0616h 41.5 30 8 21.2 11.5 9.96 0.866 4.0914 纸渣2.8g350 4.2即时35 24.5 3.5 17.5 16.5 7.15 0.680 1.7910’36 25 6 18.2 11.5 6.90 0.600 3.0616h 40.5 29 7.5 21.0 10.5 10.73 1.00 3.9614 竹屑2.8g400 4.2即时32.5 22.0 3.5 16.2 10.5 5.87 0.560 1.7910’33.5 24.0 4.5 16.7 9.5 7.41 0.780 3.0616h 36 27.0 7.5 18.7 9.0 9.96 1.10 3.83从表中可以看出，3.5%FHDF25泥浆液的即时表观粘度约17.0mPa.s，YP/PV为0.6-0.7，τ为2.5Pa，静置10min后表观粘度为18.0mPa.s，YP/PV为0.6-0.65，τ为3-3.5Pa，滤失量约14ml。
加入土量10-20%纸渣，表观粘度、YP/PV、τ均无明显变化，即纸浆的加入未改变泥浆的流变粘度和流变参数，只增加了泥浆含固量。
加入土量20%的竹屑使得泥浆的流变粘度略微降低，对泥浆流变参数的影响不明显。
在FHDF25泥浆土中添加10-20%的纸渣（-30-+80目）或竹屑（+30目5%，-80目90-95%），经过特殊混合工艺，制备出改良型FHDF25泥浆土，将该改良型泥浆土配制成4%浓度的泥浆，该泥浆的流变参数保持FHDF25泥浆原有特性，滤失量＜15ml/30min。
加入的纸渣或竹屑能有效封堵砂层孔隙，形成稳定泥浆套，减少泥浆进一步流失，起到很好的护壁、润滑、减摩作用。
在顶管推进工程中取得良好的实用效果。
五．结语通过FHDF25泥浆土在上海军工路顶管施工工程中应用遇到的问题，经实验分析，对FHDF25泥浆土进行改良处理，制备出了适合于砂质、高渗透性土层的新型高效低固相泥浆土产品。
该产品具有较高的造浆性能，且能在砂质、高渗透性土层中形成稳定的泥浆套。
参考文献：[1]黄宏伟，胡听.顶管施工力学效应的数值模拟分析[Jl.岩石力学与工程学报，2003，22(3):400一406.作者简介：李静静，浙江丰虹新材料股份有限公司工程师林鸿福，浙江丰虹新材料股份有限公司教授级高工宋海明，浙江丰虹新材料股份有限公司工程师叶秋杉，浙江丰虹新材料股份有限公司助理工程师。