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[定稿]一种用于高渗透土层的顶管新型泥浆材料.doc

[定稿]一种用于高渗透土层的顶管新型泥浆材料

藕丝剪不断感情理还乱 2017-10-06 评分 0 浏览量 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《[定稿]一种用于高渗透土层的顶管新型泥浆材料doc》,可适用于表格/模板领域,主题内容包含定稿一种用于高渗透土层的顶管新型泥浆材料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、润滑平衡井符等。

定稿一种用于高渗透土层的顶管新型泥浆材料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cm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。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(FHDF泥浆在顶管工程中出现的问题FHDF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。FHDF在上海军工路m直径顶管中使用泥浆浓度kgm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#泥浆土配制的泥浆完成继续推进顶管推进恢复正常。采用#泥浆土配制的泥浆浓度为kgm。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FHDF泥浆土和#泥浆土配制泥浆的固相组分和流变性能分析FHDF失效原因。两种泥浆的固相组分和流变性能如表所示。表泥浆固相组分表泥浆含固量湿筛目目Σ目#泥浆FHDF从表中可以看出#泥浆中目(,μ)的粗颗粒比FHDF多倍。表两种泥浆流变性能表测试泥浆名称含固量ΦΦΦAVPVYPYPPVτ滤失量时间即时#泥浆minh即时FHDFminh从表中可以看出FHDF泥浆含固量为#泥浆的的情况下其表观粘度高于#泥浆静切力低于#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。FHDF泥浆的滤失量略高于#泥浆但仍属于滤失量相对较低的泥浆。概括而言FHDF的流变性能要明显优于#泥浆其造浆率高是#泥浆的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FHDF极易流失无法形成稳定泥浆套。而#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#泥浆中粗颗粒比FHDF高倍。由于#泥浆中含有大量粗颗粒石英固相含量高达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:FHDF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#泥浆存在造浆率低泥浆土用量大的缺点因此希望对FHDF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FHDF泥浆土的制备FHDF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FHDF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FHDF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。表改良型FHDF泥浆配方及流变性能表FHDF填充ΦΦ含固测试HOmlΦAVPVYPYPPVτ用量g物g量时间即时’即时纸渣’gh即时纸渣’gh即时竹屑’gh从表中可以看出FHDF泥浆液的即时表观粘度约mPasYPPV为τ为Pa静置min后表观粘度为mPasYPPV为τ为Pa滤失量约ml。加入土量纸渣表观粘度、YPPV、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FHDF泥浆土中添加的纸渣(目)或竹屑(目目)经过特殊混合工艺制备出改良型FHDF泥浆土将该改良型泥浆土配制成浓度的泥浆该泥浆的流变参数保持FHDF泥浆原有特性滤失量,mlmin。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FHDF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FHDF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: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():一作者简介: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

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