[发明专利]一种穿越湖底采空区超长距离大直径钢顶管成套护壁浆液

说明书

本发明公开了一种穿越湖底采空区超长距离大直径钢顶管成套护壁浆液。该穿越湖底采空区超长距离大直径钢顶管成套护壁浆液包括下列各组分，下列各组分是按质量百分比计：钠基膨润土15%、碳酸钠(纯碱)5%、羧甲基纤维素CMC 0.4%、硅酸盐水泥3%、木质素磺酸钙3%，余量为水。该成套护壁浆液解决了超长距离大直径钢顶管在水下采空区顶进时易出现采空区涌水、砂层垮塌埋管、管道起伏、顶进阻力急剧增大等可能造成顶进失败的问题，有效避免了因地层稳定性差、高水压、浅覆土、高渗透性引发的失稳事故。

技术领域

本发明涉及长距离大直径地下管线非开挖施工技术领域用的一种护壁减阻浆液体系，尤其是一种适用于水下复杂地层采空区超长距离大直径钢顶管顶进成套护壁浆液。

背景技术

随着城市建设环保意识增强，城市地下综合管廊建设加快，非开挖顶管技术越来越多出现在长距离大直径地下管线施工中。超长距离大直径顶管能否顺利顶进的关键在于护壁减阻技术，护壁减阻技术的核心科技是成套护壁浆液的性能及效果，要求成套护壁浆液在顶进中能够形成高致密性、低粘附性、止水性、一定强度的护壁套，支撑土体稳定，降低顶进阻力，防止顶管机变向，形成良好稳定的土体环境。

目前顶管护壁减阻技术无统一标准，具有不确定性，国内各顶管公司自行探索，主要注重注浆工艺，而对成套护壁浆液的研发与配制具有随意性。一些长距离大直径顶管的成套护壁浆液大部分选择了触变泥浆，如膨润土泥浆、膨润土聚合物泥浆等，也有使用水玻璃基质溶液作为顶管注浆浆液的，用水溶性纤维素衍生物（Na+-CMC）和钠基聚丙烯酸脂配制而得。而在湖底砂层采空区超长距离大直径钢顶管顶进中，传统的触变泥浆难以形成一定强度的止水型护壁套，无法防止管涌并支撑土体稳定，从而导致采空区塌陷埋管顶进失败。

骆马湖顶管工程右线穿越湖底顶管全长1296m，需单次顶进，骆马湖湖底标高高程0.50-18.43m，管道坡度为0%，管道管底埋深0～20.4m，钢管外径φ2620mm，管线主要穿越含砂姜黏土及流砂地层，附近湖底采空区较多，直接穿过两个采空区，地层稳定性差、高水压、浅覆土、高渗透性，顶管施工困难。为保证湖底采空区顶管快速顺利的顶进，必须使顶管顶进时护壁浆液能形成具有一定强度并具备止水性的护壁套，支撑土体稳定，堵漏管涌，防止管线起伏，因此必须研发出适用于该工程的成套护壁浆液配方体系，以期满足实际施工需要。

发明内容

本发明是要解决湖底采空区因地层复杂、稳定性差、含水丰富、高水压、浅覆土、高渗透性引起的大直径顶管顶进时出现的土体易垮塌、泥浆失水严重、出现管涌、地层下陷埋管等施工难题，现有配方泥浆难以形成具备高致密性、低黏附性、强止水性、一定强度的护壁套，提供一种穿越湖底采空区超长距离大直径钢顶管成套护壁减阻浆液体系及配制工艺。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：钠基膨润土10-15%、碳酸钠(纯碱)Na₂CO₃5%、羧甲基纤维素CMC 0.3-0.5%、硅酸盐水泥2-4%、木质素磺酸钙2-4%，余量为水。

本发明具有如下有益效果：

本发明是为泥水平衡顶管掘进机设计的浆液体系，也适用于土压平衡顶管掘进机、盾构机填充浆液和矩形顶管机顶进护壁、填充用浆液，同时具备一般触变性浆液和硬化泥浆的两个特性。

本发明配制的浆液在湖底采空区顶管工程中使用时止水性能及支撑能力明显，能形成高致密性强止水性低黏附性的护壁套，有效隔绝浆液与地下水的联系，防止浆液被水稀释以及大量流失，大大降低了顶管顶进中采空区塌陷、涌水、埋管事故发生的风险，保证了超长距离大直径钢顶管在湖底的顺利快速顶进。