[發明專利]一種穿越湖底采空區超長距離大直徑鋼頂管成套護壁漿液

有效

• 申請號: 201810209143.1
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108395172B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 王李昌;隆威
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 袁靖

本發明公開了一種穿越湖底采空區超長距離大直徑鋼頂管成套護壁漿液。該穿越湖底采空區超長距離大直徑鋼頂管成套護壁漿液包括下列各組分，下列各組分是按質量百分比計：鈉基膨潤土15%、碳酸鈉(純堿)5%、羧甲基纖維素CMC 0.4%、硅酸鹽水泥3%、木質素磺酸鈣3%，余量為水。該成套護壁漿液解決了超長距離大直徑鋼頂管在水下采空區頂進時易出現采空區涌水、砂層垮塌埋管、管道起伏、頂進阻力急劇增大等可能造成頂進失敗的問題，有效避免了因地層穩定性差、高水壓、淺覆土、高滲透性引發的失穩事故。

技術領域

本發明涉及長距離大直徑地下管線非開挖施工技術領域用的一種護壁減阻漿液體系，尤其是一種適用于水下復雜地層采空區超長距離大直徑鋼頂管頂進成套護壁漿液。

背景技術

隨著城市建設環保意識增強，城市地下綜合管廊建設加快，非開挖頂管技術越來越多出現在長距離大直徑地下管線施工中。超長距離大直徑頂管能否順利頂進的關鍵在于護壁減阻技術，護壁減阻技術的核心科技是成套護壁漿液的性能及效果，要求成套護壁漿液在頂進中能夠形成高致密性、低粘附性、止水性、一定強度的護壁套，支撐土體穩定，降低頂進阻力，防止頂管機變向，形成良好穩定的土體環境。

目前頂管護壁減阻技術無統一標準，具有不確定性，國內各頂管公司自行探索，主要注重注漿工藝，而對成套護壁漿液的研發與配制具有隨意性。一些長距離大直徑頂管的成套護壁漿液大部分選擇了觸變泥漿，如膨潤土泥漿、膨潤土聚合物泥漿等，也有使用水玻璃基質溶液作為頂管注漿漿液的，用水溶性纖維素衍生物（Na+-CMC）和鈉基聚丙烯酸脂配制而得。而在湖底砂層采空區超長距離大直徑鋼頂管頂進中，傳統的觸變泥漿難以形成一定強度的止水型護壁套，無法防止管涌并支撐土體穩定，從而導致采空區塌陷埋管頂進失敗。

駱馬湖頂管工程右線穿越湖底頂管全長1296m，需單次頂進，駱馬湖湖底標高高程0.50-18.43m，管道坡度為0%，管道管底埋深0～20.4m，鋼管外徑φ2620mm，管線主要穿越含砂姜黏土及流砂地層，附近湖底采空區較多，直接穿過兩個采空區，地層穩定性差、高水壓、淺覆土、高滲透性，頂管施工困難。為保證湖底采空區頂管快速順利的頂進，必須使頂管頂進時護壁漿液能形成具有一定強度并具備止水性的護壁套，支撐土體穩定，堵漏管涌，防止管線起伏，因此必須研發出適用于該工程的成套護壁漿液配方體系，以期滿足實際施工需要。

發明內容

本發明是要解決湖底采空區因地層復雜、穩定性差、含水豐富、高水壓、淺覆土、高滲透性引起的大直徑頂管頂進時出現的土體易垮塌、泥漿失水嚴重、出現管涌、地層下陷埋管等施工難題，現有配方泥漿難以形成具備高致密性、低黏附性、強止水性、一定強度的護壁套，提供一種穿越湖底采空區超長距離大直徑鋼頂管成套護壁減阻漿液體系及配制工藝。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：鈉基膨潤土10-15%、碳酸鈉(純堿)Na₂CO₃5%、羧甲基纖維素CMC 0.3-0.5%、硅酸鹽水泥2-4%、木質素磺酸鈣2-4%，余量為水。

本發明具有如下有益效果：

本發明是為泥水平衡頂管掘進機設計的漿液體系，也適用于土壓平衡頂管掘進機、盾構機填充漿液和矩形頂管機頂進護壁、填充用漿液，同時具備一般觸變性漿液和硬化泥漿的兩個特性。

本發明配制的漿液在湖底采空區頂管工程中使用時止水性能及支撐能力明顯，能形成高致密性強止水性低黏附性的護壁套，有效隔絕漿液與地下水的聯系，防止漿液被水稀釋以及大量流失，大大降低了頂管頂進中采空區塌陷、涌水、埋管事故發生的風險，保證了超長距離大直徑鋼頂管在湖底的順利快速頂進。