无水砂层中矩形顶管施工用触变泥浆配比优化及减阻性能试验*

张 雪 万中正 王传银 刘 杨 刘 硕 王汉勋 张 彬

(①中国地质大学(北京)工程技术学院， 北京 100083， 中国)

(②中铁四局集团第三建设有限公司， 天津 300163， 中国)

0 引 言

随着社会经济的迅猛发展和城市化建设进程的加快，地上空间供需矛盾日益尖锐，开发城市地下空间可有效缓解土地压力和治愈“城市病”(张彬等， 2019)。顶管施工作为地下工程中的一种与盾构法相似的非开挖管道铺设技术，由于不开挖路面、施工扰动小、保护城市景观等优点，近年来被广泛地应用于城市地铁出入口、综合管廊、地下商业街等工程中。然而，顶管施工过程中出现的管土摩阻力过大使得顶管机上方土体随顶进方向发生移动或压缩变形而造成的“背土效应”问题是施工中存在的一大难题，如何有效地减小顶管施工中的摩阻力是一项重要的研究课题。

触变泥浆是一种具备特殊矿物结构和触变性能的减阻材料，在顶管施工过程中，其犹如人体的血液，充满于管道和土体之间的2～5cm环形空间，一方面可以将顶进管道与土体之间的干摩擦转换为液体摩擦，从而减小顶进的摩阻力； 另一方面可以填补管道与土体之间产生的空隙，从而起到减小土体变形和支撑地层的作用。触变泥浆主要由膨润土、纯碱、CMC和其他外加剂组成。将以上材料按一定配比溶于水中使其成为泥浆溶液，静止时泥浆呈胶凝状态，一经外界扰动就变成流体状态，而外界因素停止作用后，水溶液又变为胶凝状态，该性能即为触变泥浆特有的触变性(袁为岭等， 2016)，该性能使得其较好地发挥减阻作用，大大提高顶管施工的效率。……