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        堵漏公司在頂管施工中如何減小對周圍土層的影響
        發布時間:2018-01-12 19:43:55    點擊次數:2268次   

        頂管施工技術會對周圍土層產生移動,即沉降和位移,地面的沉降和移位會使土體的受力情況等發生變化,從而導致土體發生移動和變形,當這種影響達到一定程度容易使周邊構筑物產生管線等的安全問題。因此,在應用頂管施工的過程中有效控制施工對周圍土層的影響尤為關鍵。

          一、頂管施工對周圍土層的影響機理分析

          頂管法施工引起周圍地層變形的內在原因是處于天然靜止平衡狀態的土體受到了破壞,從而導致其應力狀態發生了變化。該部分土體經歷了擠壓、剪切、扭曲等復雜的應力路徑。由于頂管機與管道的前進靠千斤頂的推力,因此只有千斤頂有足夠的力量克服前進過程所遇到的各種阻力,管道才能不斷往前頂進,同時該阻力又反作用于土。從力學角度看,項管施工過程是三維半無限介質中的一個與半無限界面平行的柱孔,在不斷延伸的過程。在柱孔外側存在著內外兩個變形區,內變形區呈塑性變形,外變形區為彈性變形。頂管掘進期間首先微量收縮(建筑空隙),然后微量擴張(壁后注漿)表現為頂管機對土體的擠壓和松動、加載與卸載、孔隙水壓上升與下降所引起土性的變異、地表隆起與下沉等。從而使土體產生應力釋放、體積、含水量或孔隙水壓力的變化,特別是土體結構或組構的破壞和變化。尤其在軟粘土中頂進施工時,土體稍經擾動就會使其力學參數發生很大變化,且長期引起固結和次固結沉降。

          二、頂管施工中如何減少對周圍土層的影響

          2.1頂管頂進中對地層變形進行控制的方法

          堵漏公司根據頂進方法及頂管機的不同,制定開挖面的穩定技術措施、控制超挖量、確定壓力平衡技術參數;采用觸變泥漿進行注漿,及時填充管外壁與土體之間的間隙;控制頂力方向,發生偏差應及時糾偏;避免管節本身、管節接口、工作井洞口及頂管機尾部等部位的泥水滲漏,并確保管節接口端面完好。

          2.2頂管施工注漿法

          在頂管施工過程中,可能會因為土層的沉降、移位而對周圍建筑物產生影響,注漿能填補土體內部的空隙,降低管壁與土體的摩擦,防止土體坍塌,從而能有效的減少土層移動。并且對于長距離頂管來說,只是用增大主頂油缸推力的方法來提高推進距離是遠遠不夠的,可以通過分段法了解決該問題,既將整個管道分成幾段,在段與段之間設置一些中繼間,并且可以在管環外注入一些泥漿,當形成泥漿套時就可以減少摩阻力,從而達到增加推進距離的目的。因此,為了能順利的將長距離頂管頂進的同時有效的控制沉降,就須要在施工過程中注入泥漿。

          2.2.1膨潤土泥漿的特性

          膨潤土泥漿是一種由膨潤土、粉末化學漿糊(CMC)、純堿和水按一定比例配方組成的混合物質。膨潤土泥漿在具有假塑性流體和塑性流體的流動特性的同時還具有觸變性。觸變性是指膨潤土經加水攪拌成為懸浮液后,當懸浮液靜止時分散的薄片狀蒙脫石微粒會絮凝變成凝膠體,當含有這種凝膠體的漿液被攪拌、振動或泵送時,大多數微粒結構將被分散、破壞,從而轉變成為具有粘性和流動性的膠狀液體,當該液體再次處于靜止狀態時,又會重新形成凝膠體,這種膠狀液體和凝膠體之間的結構可以發生無數次的交替,這一特性稱為觸變性,膨潤土泥漿也因此被稱為觸變泥漿。膨潤土觸變泥漿是頂管施工中較為常見的一種泥漿材料,它能充滿在管節和泥壁環形空間內,在泥壁土體建立不透水阻隔層,穩定土體,防止塌落,形成的環形泥漿套懸浮管節,并且膨潤土觸變泥漿可以起到潤滑作用,將頂進管道與土體之間的干摩擦變為濕摩擦,減小頂進時的摩擦阻力,同時在注漿壓力下,減小土體變形,穩定隧洞,從而保證頂管推進施工安全高效進行,并且這種泥漿還比較便宜,是最經濟和有效的一種,因而被廣泛采用。

          2.2.2膨潤土泥漿注漿減摩作用原理

          膨潤土泥漿的這一觸變特性,讓其能有助于頂進管道在靜止時,則可成為支撐地層的凝膠體,在地層間運動時,以粘性液體減少摩阻力而成為減摩劑,而其具體的減摩作用原理如下所述。從注漿孔注入泥漿時,泥漿首先填補管節與周圍土體之間的空隙,從而抑制地層破壞的加劇。當泥漿與土體接觸后,在注漿壓力的作用下,注入的漿液會將水分向土體顆粒之間的孔隙以及泥漿向土體顆粒之間的孔隙中滲透并擴散;當泥漿達到可能滲入的深度后,須經過一個短暫的時間讓泥漿靜止下來而變成凝膠體,充滿土體的孔隙,形成泥漿與土壤的混合土體;隨著漿液滲透的增多,泥漿與混合土體之間會形成密集的滲透塊;隨著滲透塊越來越多,在注漿壓力的擠壓作用下,許多的滲透塊之間粘結,形成一個能夠阻止泥漿繼續滲入土層的套狀物,既泥漿套,泥漿套具備不透水、密實等特點,并能起到一定的支撐、減少摩擦的作用。合理的注漿可以起到減小土層運動的作用。從注漿孔注入的泥漿首先會填補管節與周圍土體之間的空隙,進而形成泥漿套,能夠起到支撐隧洞的作用,使開挖的隧洞保持穩定,不讓土體坍塌到管道上,從而可以減小地面沉降。由于土體與管道之間被泥漿隔離,使得管道頂進對土體產生的剪切摩擦力大大減小,可以減小深層土體水平移動。在形成泥漿套之后,留在管道與泥漿套的空隙之間的泥漿,在自重作用下會先流到管道底部,隨后向上漲起,從而使得頂進管在整個圓周上被膨潤土懸浮液所包圍,起到保護作用。當施工開挖對管道周圍土體產生影響,使得部分土體結構遭到破壞而變成松散的土體時,注入膨潤土泥漿,它就可以滲入土層的孔隙內,充滿孔隙,使其成為有效應力壓實土體,并且泥漿的液壓能夠起到支撐、保持穩定隧洞的作用。但由于頂管在施工完成前,頂管掘進機后面的管道在膨潤土泥漿套的支持下,不斷地作向前的頂進運動,而且管節轉換時,頂力釋放而可能引起管道的后退運動;這些施工中的不同環節,使頂管施工中對地面與土體變形的控制與環境保護較盾構法復雜。

          三、結束語

          總之,頂管施工為城市基礎設施建設與改造奠定基礎,頂管施工技術由于便于施工、維修、保養、防護等優點被廣泛應用,在整個施工過程中對土體的擾動影響也較大,有效的控制施工對土層的影響可更好的保護環境。


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