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頂管施工作為一種非開挖敷設地下管道的重要技術,因其對地表環(huán)境影響小、施工效率高等優(yōu)點,在城市基礎設施建設中應用廣泛。然而,在頂管施工過程中,鉆液(通常稱為泥漿)的流失問題卻時常困擾著施工單位。鉆液流失不僅會造成泥漿材料的浪費,增加施工成本,更可能導致掌子面失穩(wěn)、地層塌陷、地面沉降等嚴重工程事故,影響施工進度和周邊環(huán)境安全。因此,深入分析鉆液流失的原因,并采取有效的泥漿性能優(yōu)化與堵漏措施,對于保證頂管施工順利進行至關重要。
鉆液在頂管施工中扮演著至關重要的角色,它具有攜帶渣土、穩(wěn)定孔壁、冷卻與潤滑鉆具等多重功能。一旦發(fā)生嚴重流失,這些功能將大打折扣。造成鉆液流失的原因主要包括地層因素(如遇到砂卵石層、裂隙發(fā)育地層、溶洞等滲透性極強的地質條件)和施工操作因素(如泥漿性能不佳、鉆進參數(shù)不合理等)。其中,泥漿自身性能的優(yōu)劣是影響其是否容易流失的關鍵內在因素。
針對泥漿性能優(yōu)化,這是控制鉆液流失的基礎性工作。首先,應確保泥漿具有適宜的黏度和切力。黏度是泥漿流動時內摩擦力的量度,適當?shù)酿ざ饶鼙WC泥漿在環(huán)空內形成有效液柱壓力,攜帶巖屑,并在孔壁形成泥皮??赏ㄟ^調整膨潤土的加量、添加適量的增黏劑(如CMC、聚丙烯酰胺等)來優(yōu)化黏度。切力則反映泥漿在靜止狀態(tài)下懸浮固相顆粒的能力,合理的切力有助于維持孔壁穩(wěn)定,減少因懸浮力不足導致的顆粒沉降和孔壁沖刷。其次,嚴格控制泥漿的失水量和泥皮質量。失水量過大會使大量水分滲入地層,導致孔壁坍塌,同時也會造成鉆液的損失。通過添加優(yōu)質降失水劑,可以有效降低泥漿的失水量,并在孔壁形成薄而堅韌的泥皮,阻止水分進一步流失。此外,還需合理控制泥漿的密度和固相含量,確保其既能有效平衡地層壓力,又不會因密度過大造成循環(huán)阻力增加和地層污染。
當鉆液流失問題已經(jīng)發(fā)生或預計可能發(fā)生時,除了優(yōu)化泥漿性能外,還需采取針對性的堵漏技巧。常用的堵漏方法包括橋接堵漏、化學堵漏以及物理機械堵漏等。橋接堵漏是利用惰性材料如核桃殼粉、花生殼粉、蛭石粉、石棉纖維等,在壓力差作用下,在漏失通道處形成架橋,然后由黏土顆粒和其他細顆粒物質填充,形成具有一定強度的封堵層。選擇橋接材料時,應根據(jù)漏失通道的大小和地層情況,合理搭配不同粒徑的橋接劑。化學堵漏則是利用化學藥劑(如水泥漿、脲醛樹脂、氰凝等)在漏失地層中發(fā)生化學反應,生成具有較高強度和低滲透性的固化體,從而堵住漏失通道?;瘜W堵漏劑通常適用于漏失較為嚴重或橋接堵漏效果不佳的情況,但需注意其反應時間和對泥漿性能的潛在影響。對于一些大型漏失通道或復雜地層,可能需要采用復合堵漏技術,即多種堵漏材料和方法聯(lián)合使用。同時,在施工操作上,也可通過調整鉆進參數(shù)、降低循環(huán)排量、采用間歇循環(huán)等方式,輔助控制鉆液流失。
綜上所述,頂管施工中鉆液流失的控制是一項系統(tǒng)性的工作,需要從泥漿性能優(yōu)化和針對性堵漏兩方面入手。施工前應充分勘察地質條件,制定合理的泥漿方案;施工過程中要密切監(jiān)測泥漿性能變化和鉆進情況,一旦發(fā)現(xiàn)漏失跡象,及時分析原因并采取有效的堵漏措施。通過科學的管理和先進的技術手段,將鉆液流失控制在合理范圍內,不僅能夠保證頂管施工的安全、高效進行,還能顯著降低施工成本,減少對環(huán)境的不良影響,為城市地下空間的開發(fā)與利用提供有力保障。在實際應用中,應根據(jù)具體工程的地質水文條件、施工工藝等因素,靈活選擇和組合使用泥漿性能優(yōu)化措施與堵漏技巧,以達到最佳的防治效果。