頂管注漿減阻技術

非開挖技術就是指在不開挖地面的情況下，穿越公路、鐵路、機場、河流、建筑物等，在鬧市區、古跡保護區，進行管道建設的地下頂管鋪設。涉及行業：市政供排 水、通信、電力、網絡傳輸、 頂管、廣電、燃氣、石油、化工、熱力、農業灌溉等，不影響交通，不破壞環境，施工期短，綜合成本低，具有社會效益顯著等優點的一項先進技術。用質量好的頂 管來保證非開挖技術。

雖 然“非開挖技術—Trenchless Technology或No-Dig”這一術語相對較新，但其原理并不是新的。非開挖施工方法的應用實際上Z早開始于19世紀末，如早期的頂管法和水平鉆 進法；用于自來水管道防腐處理的灰漿噴射襯層法是另一種具有很長歷史的“非開挖”施工方法，目前仍被廣泛應用。只是當時還沒有形成規模，還沒有采用“非開 挖技術這一專門術語。

國內給非開挖技術的定義是：非開挖技術是指利用巖土鉆掘手段在地表不挖溝的情況下，鋪設、修復和更換地下管線的施工技術。隨著認識的不斷提高，后來又有人指 出，非開挖技術是指在不開挖地表的情況下，利用地質工程的技術手段，鋪設、修復或更換各種地下管道和電纜的一種高科技實用技術。

近年來，哈爾濱非開挖頂管技術朝著大管徑、長距離的施工方向發展。特別是在繁華大都市的市政建設項目中，長距離地下頂管技術以其獨有的優勢被廣泛地應用。

然而由于土質多為亞粘土、沙性土，頂進中摩阻系數大而使頂進長度受到限制。所以開發新的減阻技術，是實現大管徑、長距離頂進的關鍵。

1、長距離頂進的方法、減阻材料及工藝效果

目前實現頂管的長距離施工的技術保證措施，除了設置中繼間外，更重要的是通過注漿工藝來減小管材與土壤的摩擦阻力。采用注漿工藝潤滑、減阻后可以使頂距提高40％一70％。

減阻用的主要材料是膨潤土和水。當膨潤土與水混合后，由于水摻人膨潤土中，膨潤土在水中膨脹重量可以達到膨潤土原重量的600％—700％。經攪拌儲存呈凝狀，在有外力作用下呈流動狀態，這種材料注夾在管外殼與土壤之間，會大大降低管節推進的摩阻力。靜止時泥漿有良好的穩定性。為使膨潤漿液有良好的性能，在制漿過程中要適量加一些輔助原料：如純堿、纖維素CMC、緩凝劑等。

膨潤土又分為鈣基膨潤土和鈉基膨潤土，吸收鈣離子多的為鈣基，吸收鈉離子多的為鈉基膨潤土，根據不同的土質選用不同的配方。通過施工我們總結發現：在沙性土中鈉基膨潤土減阻效果較明顯，資料分析顯示它比鈣基膨潤土多含一層極薄的硅酸鹽，它與膨潤土中的蒙脫石小粒子結合中易形成空隙構造，從而使漿液膨潤性增加。觸變以后流動性好，靜止下來有膠凝性與固化性。

高效鈉基膨潤土漿液配方是：膨潤土24kg，水76kg，堿0.8kg。

在不同的土質和施工條件下，對減阻泥漿性能有不同的要求。在沙性土質中，土層易塌方，流沙與地下水壓向整個管壁，普通漿液達不到減阻效果，如在淤流沙層內，土層無水板結，遇水成流沙，膨潤土會被流沙層內的水稀釋，減阻效果就差。在這種情況下，①、要提高漿液粘度；②、應摻入CMC經甲基纖維素，以提高漿液抗剪切能力及潤溶性。配方中的純堿可提高漿液稠度，增加鈉離子改變土粒子水化性能，但若加倍過量投入會破壞漿液的性能。

將攪拌好的漿液放入儲漿罐中，須經3—4h存儲待膨潤土顆粒充分吸水膨脹(吸水率2h，430％)方可使用。此時漿液性能幾項指標約為：粘度80s，靜切力21mg／cm2，pH值0.8—10，比重約為1.17。粘稠度適中，用木锨棒插入液中能立住。

應注意的是：各地生產的膨潤土成分特性相差較大，使用前要取樣做試驗。

在被頂進的混凝土管材上預留3—4個注漿孔，用口徑為1英寸(0.0254m)的橡膠管與各注漿孔連接，接到主注漿管上，再用軟管連接到注漿泵上，泵的一端連接到儲漿罐上。

近些年由于頂管采用注漿減阻工藝使頂管工程的口徑及頂距都有大幅度提高，大管徑和大頂距分別達到2400mm和290m。

2、注漿工藝中的頂力、摩擦力確定

頂力是頂管工作中的重要因素，后背主頂千斤的頂力要克服各種阻力方能前進，如管材自重，頂進慣入阻力，摩擦阻力，管道上垂直、水平的側壓力等。又由于影響頂力值的原因較多，如：土質特性、覆土深度、土壤含水量、頂進管徑的大小及長度、管材表面光滑度、土壓力、作業環境突變產生的摩擦阻力等，這些因素往往復雜地交織在一起，在施工現場難以及時計算出來。