平喷式注浆系统在长距离管道顶进施工中的应用

平喷式注浆系统在长距离管道顶进施工中的应用摘要东莞市市第四水厂二二期万江区DN30000B顶管段工程程管材为直径径3m的钢管，一一次顶进291m，属大管径径长距离顶管管。由于采用用了平喷式注注浆系统，很很好的解决了了顶进施工中中的注浆减阻阻技术难题，仅仅用40天就完成了了全部管道顶顶进，创造了了国内大管径径长距离顶管管的新记录。关键词大管管径长距离顶顶管平喷式注浆浆系统一、工程概况万江区DN30000B顶管段工程程是东莞市第第四水厂二期期输配水管道道工程的一个个重要组成部部分，由于管管线穿越现况况一0七国道，交交通部门要求求管道施工时时不得影响国国道正常使用用，因此采用用机械化顶管管工艺铺设管管道。本工程所顶管材材为φ3020××30mm钢管，外防防腐采用“六油二布”加强级环氧氧煤沥青。顶顶管段管线长长291m，管道埋深深约7.8m，采用泥水水平衡式机械械化顶管工法法施工。二、地质及水文文资料1、地质第③层，粉砂。浅浅灰色，饱和和，松散状，颗颗粒较均一。厚厚度介于2.10～7.0m，平均4.08m，顶面高程程介于-1.63～2.60m。属松散软软弱地层。第④层，淤泥质质粉细砂。灰灰色，饱和，松松散状，以粉粉细砂为主，局局部夹流塑状状淤泥质土。厚厚度介于2.50～13.400m，平均6.11m，顶面高程程介于-1.02～2.65m。经测试，其其主要物理力力学性质指标标值：天然含含水率ω=50.1～68.7%，平均59.4%，孔隙比e=1.2298～1.947，平均1.623，液性指数IL=1.70～2.37，压缩系数a1-2=0..52～1.67MMPa-1。为高压压缩性土，属属软弱地层。第⑤层，中砂。灰灰黄色，灰白白色，饱和，松松散状。厚度度介于1.80～9.50m，平均4.99m。属松散软软弱地层。管道主要穿越淤淤泥质粉细砂砂层及中砂层层。2、水文根据场地地层分分布和简易水水文观测，场场地地下水主主要分布于第第四系冲击粉粉砂、中砂及及淤泥质粉细细砂、中细砂砂中，均为含含水丰富的强强透水性地层层。水位埋深深介于0.50～3.80m，平均1.13m。三、注浆减阻原原理根据现行《顶管管施工技术规规范》顶力计计算公式：P=fγD1[[2h+(22h+D11)tg2(45°-ф/2)+ω/γD1]L+PF式（一）式中P———计算的总顶顶力(kN)；γ——管道所处处土层的重力力密度(kN/m33)；D1——管道的的外径(mm)；H——管道顶部部以上覆盖土土层的厚度((m)；ф——管道所处处土层的内摩摩擦角(o)；ω——管道单位位长度的自重重(kH/m))；L——管道的计计算顶进长度度(m)；f——顶进时，管管道表面与其其周围土层之之间的摩擦系系数；PF——顶进进时，工具管管的迎面阻力力(kN)。由此可见，管道道顶进阻力由由两部分组成成：迎面阻力力及管道摩阻阻力。其中管道摩阻力力在很大程度度上可以通过过各种手段来来施加影响。若使顶管工具具头切削直径径比它相应于于管子外径应应有的尺寸稍稍大一点，就就有可能降低低管外壁摩阻阻力。这样能能使上层不直直接压在管体体上。只要土土层足够坚硬硬，这种方法法就会取到预预期的效果。而而如果向管子子和土层之间间形成的空隙隙内压人支承承介质，这种种方法的效力力更可以大大大提高，并能能维持一定的的时间，从而而足以顶进一一段相当长的的管路，再则则，支承介质质在起支承作作用的同时，也也可以作为润润滑剂起到减减少摩阻力的的作用，对于于长距离顶管管十分有利。本工程采用钠基基膨润土作为为注浆减阻的的填充材料。四、平喷式注浆浆系统结构以往顶管注浆孔孔多采用在管管壁上开凿直直孔，浆液几几乎垂直于管管外壁压入土土体，管嘴喷喷射压力不小小于1.0MPPa。本工程管管道穿越土层层主要为粉细细砂及中砂层层，均为软弱弱松散土层，且且地下水丰富富，若采用常常规注浆孔结结构，注浆液液大部分将在在土体内流失失，因此，很很难在如此大大管径的管道道四周形成封封闭的注浆环环套，也就无无法充分发挥挥注浆减阻的的功效。经过技术人员精精心设计、反反复论证，决决定在本工程程中试用平喷喷式注浆减阻阻系统。通过过加设盖板，改改变浆液喷射射方向，使注注浆液变单点点直喷为平面面均布，加大大了浆液的影影响面积，从从而确保注浆浆液在管壁外外形成封闭环环套，最大限限度的减少管管壁摩阻力。平喷式注浆系统统由钢制注浆浆套管、单向向阀及铸铁水水堵组成，详详见下图：平喷式注浆系统统示意图其工作原理为：：注浆液通过过输送管道，高高压通过单向向阀（单向阀阀用于防止注注浆结束后地地下水反渗入入管道），经经由盖板下1/2断面缺口，呈呈半圆形注入入超挖间隙内内。注浆孔位位于管道前方方，距管口20cm位置，环向向均布三个。钢制套管大样图图五、实际应用结结果分析六、结语此次顶管工程一一次顶进3m钢管291m，管径大、顶顶距长，创造造了国内大管管径长距离顶顶管的新记录录，实际顶进进时间仅为40天。在没有有采用中继间间接力顶进的的情况下，顶顶力有效的控控制在以下，轴线线最大偏差在在3cm以内，取得得