专利名称：顶管施工中以环状泥浆护套减小顶力的方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑工程技术领域的方法，具体是一种顶管施工中以环状泥浆护套减小顶力的方法。
背景技术：
目前顶管施工已经广泛应用于市政污水管等地下管道的施工中。顶管施工中，顶进力的大小直接影响顶进效率。为了减小管道顶进时与土体之间的摩擦阻力，后续管节的直径比顶管机的直径小10mm。这样，在管节与土体之间形成了10mm的间隙，顶进时，通过管节上的预留孔道向管道外壁注入膨润土的减阻泥浆，在管道外围形成一个泥浆护套，减小了管节外壁和土体间的摩阻力，从而减小顶进时的顶力。泥浆护套形成的好坏，直接影响到减阻的效果。顶管工程中应用最广泛的是膨润土泥浆。膨润土经加水搅拌后，成为悬浮液，当悬浮液静止时，会形成凝胶体。膨润土泥浆具有触变性，这有助于顶进管道在地层间运动时成为减摩剂，以粘性液体减少摩阻力；静止时，成为凝胶体支撑地层。因此，顶管施工中的一项关键措施是向顶进管节与周围土体之间的环形空隙中均匀压入膨润土泥浆，形成稳定的泥浆护套。
经对现有的技术文献检索发现，中国专利申请号CN99240224.7，发明名称一种用于顶管施工减少管壁与土层之间摩擦阻力的装置，公开号CN2413120，该专利自述为一种用于顶管施工减少管壁与土层之间摩擦阻力的装置，在已有顶管设备中增设一套辅助液压设备。输油管从油泵出口端至单节管入口处的一段为软管；在每个单节管内壁的顶部，沿其长度方向上设置输油总管，在每个单节管内壁的中部设置与输油总管相连通的环形输油分管，环形输油分管上设有数个喷油管，在每个单节管的管壁上与喷油管相对应处设有圆孔。具体方法为顶管顶进时，膨润土泥浆在油泵压力下进入输油总管，当膨润土泥浆经过单管节内壁的中部时，进入与输油总管相连通的环形输油分管，通过环形输油分管上设置的喷油管和管壁上的圆孔进入管节与周围土体之间的空隙，使管道周围充满浆液，形成泥浆护套。该专利虽然提出了一个减小管壁与土层之间摩阻力的方法，但是膨润土泥浆通过设置在单管节中部管壁上的压浆孔压出，形成点状压浆。采用这种方式压出的泥浆经常会集中在压浆孔附近，不能均匀地分布在周围的空隙中。因此，不能形成稳定有效的泥浆护套。在实际工程中，减阻效果并不十分理想。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的不足，提出一种顶管施工中以环状泥浆护套减小顶力的方法。该方法改变了以往压浆孔设在管节中部的做法，而将其设在管节承口端的橡胶密封圈外侧环缝位置，从而使点状浆液出口变成了环状浆液出口，这样大大有利于形成有效的环状泥浆护套。
本发明是通过以下技术方案实现的，包括以下步骤1)利用钢筋混凝土顶管机。顶管管节采用钢筋混凝土企口管，其内侧的承口端与插口端之间放置衬垫材料和橡胶密封圈；承口端与插口端的外侧有20mm的环形间隙。
2)利用上述间隙，在钢筋混凝土企口管靠近承口端的内壁上布置管节压浆孔入口，在橡胶密封圈外侧环缝位置布置压浆孔出口。具体是在钢筋混凝土企口管尾部环向均匀地布置4只压浆孔，呈90°环向交叉布置。压浆孔采用预埋钢管，在其内侧带有螺牙，以便于压浆软管与之连接，并且不用时可以用堵头封堵。
3)顶进机推进时，通过现存的压浆设备将膨润土泥浆送到压浆孔，通过压浆孔向外压浆。
4)膨润土泥浆通过内壁的压浆孔入口进入到管节承口端与插口端的环形间隙中，泥浆在充满环形间隙后，向土体中扩散，这样点状浆液出口变成了环状浆液出口，形成有效的环状泥浆护套，提高了压浆质量，可以取得良好的减阻效果。
本发明通过向钢筋混凝土管节与周围土体之间的环缝空隙中压入膨润土泥浆，填充顶管施工时管道与周围土体之间的空隙，在整个管道外围均匀地充满泥浆，形成稳定的环状膨润土泥浆护套，减小了管节外壁和土体间的摩阻力，从而有效减小顶进时的顶力。
本发明简单可靠，经济实用，应用于市政污水管等地下管道的顶管施工中。经过工程实践验证，取得了显著的效果。
图1为本发明压浆孔布置剖面2为本发明压浆孔布置断面图具体实施方式
结合本发明的技术方案提供以下实施例实施例如图1、图2所示，工程实例为上海市合流污水治理工程中的污水管顶管工程。工程采用Φ1650mm的钢筋混凝土企口管，外径φ2030mm，壁厚190mm，每节有效长度为2000mm，全长2135mm。工程段从中山北路岚皋路口的12号井到光复西路东新路口，全长231.5m，分两个顶程。
第一顶程采用传统的点状压浆方法施工；第二顶程采用本发明的环状压浆方法施工。
第一顶程，由于采用点状压浆方法施工，压浆工作不理想，顶进时顶力上升较快，在顶进22节以后，顶进长度45m处时，加强压浆措施，并采取补压浆，使顶力有所下降，在100m内顶力达到了3040kN。而且各节顶进时的阻力变化较大。
第二顶程，对压浆工艺进行了改进，采用环状压浆方法施工。具体施工步骤如下1)钢筋混凝土企口管式顶管管节，其内侧的承口端与插口端之间有衬垫材料和橡胶密封圈；承口端与插口端的外测有20mm的环形间隙，如图1所示。
2)在钢筋混凝土企口管靠近承口端的内壁上布置管节压浆孔入口，在橡胶密封圈外侧环缝位置布置压浆孔出口。共有4只压浆孔，位置分别设置在45°、135°、225°、315°处，呈90°环向交叉布置。
压浆孔采用φ20×3的预埋钢管，其内侧带有螺牙，以便于压浆软管与之连接，并且不用时可以用堵头封堵。
3)顶进机推进时，通过现存的压浆设备将膨润土泥浆送到压浆孔，通过压浆孔压浆，如图1所示。
4)膨润土泥浆通过内壁的泥浆入口进入到管节承口端与插口端的环缝空隙中，泥浆在充满环缝空隙后，向土体中扩散，这样点状浆液出口变成了环状浆液出口，形成有效的环状泥浆护套，提高压浆质量。
整个顶进过程中，顶力随着顶进距离增加没有明显的变化，全程顶进未采用补压浆措施。该顶程在100m内的顶力仅为1226kN，比传统的点状压浆方法施工减小60％。环状压浆方法施工的泥浆减阻效果十分显著。
权利要求
1.一种顶管施工中以环状泥浆护套减小顶力的方法，其特征在于，包括以下步骤1)利用钢筋混凝土顶管机，顶管管节采用钢筋混凝土企口管，其内侧的承口端与插口端之间放置衬垫材料和橡胶密封圈；承口端与插口端的外侧有环形间隙；2)利用上述间隙，在钢筋混凝土企口管靠近承口端的内壁上布置管节压浆孔入口，在橡胶密封圈外侧环缝位置布置压浆孔出口；3)顶进机推进时，通过压浆设备将膨润土泥浆送到压浆孔，通过压浆孔向外压浆；4)膨润土泥浆通过内壁的压浆孔入口进入到管节承口端与插口端的环形间隙中，泥浆在充满环形间隙后，向土体中扩散，这样点状浆液出口变成了环状浆液出口，形成有效的环状泥浆护套。
2.根据权利要求1所述的顶管施工中以环状泥浆护套减小顶力的方法，其特征是，所述的环形间隙为20mm。
3.根据权利要求1所述的顶管施工中以环状泥浆护套减小顶力的方法，其特征是，步骤2)中，在钢筋混凝土企口管尾部环向均匀地布置4只压浆孔，呈90°环向交叉布置。
4.根据权利要求1或者3所述的顶管施工中以环状泥浆护套减小顶力的方法，其特征是，步骤2)中，压浆孔采用预埋钢管，在其内侧带有螺牙，便于压浆软管与之连接，或者用堵头封堵。
全文摘要
一种建筑工程技术领域的顶管施工中以环状泥浆护套减小顶力的方法，步骤为1)利用钢筋混凝土顶管机，顶管管节采用钢筋混凝土企口管，其内侧的承口端与插口端之间放置衬垫材料和橡胶密封圈；承口端与插口端的外侧有环形间隙；2)利用间隙，在钢筋混凝土企口管靠近承口端的内壁上布置管节压浆孔入口，在橡胶密封圈外侧环缝位置布置压浆孔出口；3)顶进机推进时，通过压浆设备将膨润土泥浆送到压浆孔，通过压浆孔向外压浆；4)膨润土泥浆通过压浆孔入口进入到管节承口端与插口端的环形间隙中，泥浆在充满环形间隙后，向土体中扩散，点状浆液出口变成了环状浆液出口，形成环状泥浆护套。本发明简单可靠，经济实用，适用于地下管道的顶管施工中。
文档编号F16L1/028GK1773151SQ20051011042
公开日2006年5月17日 申请日期2005年11月17日 优先权日2005年11月17日
发明者沈水龙, 庞晓明, 蒋永勤, 唐翠萍 申请人:上海交通大学