本發(fā)明屬于地下工程施工，具體涉及復合低摩擦涂層在頂管外表面的應用，一種基于復合低摩擦涂層的頂管頂進施工方法。

背景技術：

1、城市地下管網(wǎng)和地下交通線路的建設通常采用明挖施工和地下施工兩種方式。明挖施工通常會導致城市路面破壞、交通擁堵，并造成城市地面環(huán)境污染和施工噪音污染等各種環(huán)境問題，對城市居民的日常生活造成嚴重影響。地下施工又分為巷道法、頂管法和盾構法等，其中，頂管法由于具有經(jīng)濟、安全、高效和簡便等優(yōu)點，在城市地下空間的開發(fā)與利用中得到了廣泛的應用。

2、頂管法施工需要將頂管頂入土體。傳統(tǒng)施工方法中，如圖1所示，為減小頂入時頂管與土體間的阻力，通常需要在頂管頂入的同時于頂管周圍注入觸變泥漿，以起到潤滑作用。施工結束后，如圖2所示，需要將觸變泥漿頂出并置換為可硬化的漿液(如水泥漿)，以提高頂管結構的強度與穩(wěn)定性。

3、然而在實際工程中，觸變泥漿往往難以頂出置換。滯留的觸變泥漿在頂管周圍形成薄弱層，從而降低頂管結構的穩(wěn)定性。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明提供了復合低摩擦涂層在頂管外表面的應用，一種基于復合低摩擦涂層的頂管頂進施工方法，避免了泥漿置換的施工環(huán)節(jié)。

2、具體地，本發(fā)明提供以下技術方案：

3、復合低摩擦涂層在頂管外表面的應用，所述復合低摩擦涂層包含：

4、膠粘層，所述膠粘層與頂管外表面鄰接；

5、固態(tài)或凝膠態(tài)的潤滑層，所述潤滑層位于膠粘層的外側，是復合低摩擦涂層的最外暴露層，用于降低頂管頂進施工中頂管與土體間的摩擦。

6、本發(fā)明膠粘層、潤滑層復配而成復合低摩擦涂層，其中，潤滑層是低摩擦涂層中最外面的暴露層，是能提供與土體間低摩擦的層，實現(xiàn)對頂入阻力的有效降低。同時，雖然本領域中可用作潤滑的材料眾多，但其在處理土體摩擦方面存在缺乏耐久性和強度的問題，采用本發(fā)明所述特定的固態(tài)或凝膠態(tài)的潤滑層，可以克服該技術問題。膠粘層位于頂管外表面與潤滑層之間，改進頂管與潤滑層的粘合性，進而可減少或者消除潤滑層的脫落風險。該復合低摩擦涂層中各層之間起到優(yōu)勢互補效應，賦予復合低摩擦涂層良好的潤滑性能的同時使其具備了優(yōu)異的使用穩(wěn)定性，實現(xiàn)了與頂管管壁外側注入觸變泥漿相當?shù)墓πА２⑶?，采用本發(fā)明復合低摩擦涂層的頂管頂進施工方法，由于可省略掉觸變泥漿的注入，從而進一步避免了泥漿置換的施工環(huán)節(jié)。

7、作為優(yōu)選，當所述潤滑層為固態(tài)時，所述潤滑層為聚四氟乙烯板，所述聚四氟乙烯板與膠粘層接觸的表面粗糙(更優(yōu)選粗糙度ra值為200μm～400μm)，(施工過程中)與土體接觸的表面光滑(更優(yōu)選粗糙度ra值不大于1.6μm)；所述膠粘層包含1～2cm厚度的瀝青。

8、研究發(fā)現(xiàn)，聚四氟乙烯特別適用于本發(fā)明的頂管潤滑層，其不僅具有與土體之間的低摩擦系數(shù)，而且耐磨性極好。本發(fā)明進一步將所述聚四氟乙烯板一面打磨粗糙(可采用噴砂打磨)，另一面保持光滑，粗糙面與膠粘層接觸，可形成更好的粘結；光滑面在施工過程中與土體接觸，具有良好的潤滑效果。同時研究發(fā)現(xiàn)，采用瀝青作為膠粘層，鋼筋混凝土頂管與聚四氟乙烯板之間的粘合性能更加優(yōu)異。

9、進一步優(yōu)選的，所述聚四氟乙烯板的厚度為0.3～0.5cm。研究發(fā)現(xiàn)，采用聚四氟乙烯板作為固態(tài)潤滑層，厚度過低，可能導致聚四氟乙烯板在打磨時破損，厚度過大，則易導致聚四氟乙烯板在施工頂進過程中脫落，且聚四氟乙烯板厚度過大也會增加成本。

10、作為優(yōu)選，當所述潤滑層為凝膠態(tài)時，所述潤滑層包含凝膠基底和噴涂在凝膠基底上的石墨，所述凝膠基底處于膠粘層和石墨之間；所述膠粘層包含1～2cm厚度的環(huán)氧樹脂。

11、本發(fā)明采用噴涂石墨的凝膠體系，使得潤滑層在兼顧一定耐磨性的基礎上具有優(yōu)越的潤滑性能，此外，即便潤滑層遭受較大磨損而導致表面的石墨脫落，剩余的凝膠基底本身仍具有較好的潤滑效果，不影響頂管頂進施工。同時研究發(fā)現(xiàn)，采用環(huán)氧樹脂作為膠粘層，鋼筋混凝土頂管與凝膠態(tài)潤滑層之間的粘合性能更加優(yōu)異。

12、進一步優(yōu)選的，所述石墨按每平方米凝膠基底2.09～2.33kg的比例噴涂在凝膠基底上；

13、和/或，所述凝膠基底包含水凝膠或液體硅膠；

14、和/或，所述凝膠基底的厚度為3～5cm。研究發(fā)現(xiàn)，凝膠基底的厚度過小，易在施工時磨損而失效，厚度過大，易發(fā)生剪切破壞且成本升高。

15、作為優(yōu)選，所述頂管為鋼筋混凝土頂管。本發(fā)明公開的膠粘層特別適用于鋼筋混凝土材質的頂管，粘結力強。

16、本發(fā)明還提供一種基于上述復合低摩擦涂層的頂管頂進施工方法，包括以下步驟：

17、1)在頂管的外表面設置復合低摩擦涂層；

18、2)對步驟1)得到的頂管進行頂進施工；

19、所述復合低摩擦涂層包含：

20、膠粘層，所述膠粘層與頂管外表面鄰接；

21、固態(tài)或凝膠態(tài)的潤滑層，所述潤滑層位于膠粘層的外側，是復合低摩擦涂層的最外暴露層，用于降低頂管頂進施工中頂管與土體間的摩擦。

22、其中，所述復合低摩擦涂層和頂管的優(yōu)選方案同上。

23、作為優(yōu)選，步驟2)中，在頂管頂進施工時，將水通過注漿孔注入管壁外側。當土體含水量較高或土質松散時，本發(fā)明可無需使用觸變泥漿直接頂進頂管；當土體含水量較低或土質緊實時，本發(fā)明亦無需使用觸變泥漿，可在頂管頂入的同時于頂管周圍注水，從而進一步降低頂入阻力，一般情況下，水的注入量越多，降阻效果越好。

24、本發(fā)明的有益效果至少在于：

25、1)本發(fā)明提供的復合低摩擦涂層在頂管外表面的應用和一種基于復合低摩擦涂層的頂管頂進施工方法，對傳統(tǒng)頂管管節(jié)進行了改進，在其外表面設置包括膠粘層和固態(tài)/凝膠態(tài)潤滑層的復合低摩擦涂層，顯著降低了其頂入時與土體間的摩擦，無需再使用觸變泥漿潤滑減阻，從而也消除了置換泥漿的施工環(huán)節(jié)；

26、2)本發(fā)明提供的復合低摩擦涂層在頂管外表面的應用和一種基于復合低摩擦涂層的頂管頂進施工方法，當所述潤滑層為固態(tài)時，所述潤滑層為聚四氟乙烯板，膠粘層為瀝青。研究發(fā)現(xiàn)，聚四氟乙烯特別適用于本發(fā)明的頂管潤滑層，其不僅具有與土體之間的低摩擦系數(shù)，而且耐磨性極好，同時采用瀝青作為膠粘層，鋼筋混凝土頂管與聚四氟乙烯板之間的粘合性能更加優(yōu)異；

27、3)本發(fā)明提供的復合低摩擦涂層在頂管外表面的應用和一種基于復合低摩擦涂層的頂管頂進施工方法，當所述潤滑層為凝膠態(tài)時，所述潤滑層包含凝膠基底和噴涂在凝膠基底上的石墨，所述膠粘層為環(huán)氧樹脂。本發(fā)明采用噴涂石墨的凝膠體系，使得潤滑層在兼顧一定耐磨性的基礎上具有優(yōu)越的潤滑性能，此外，即便潤滑層遭受較大磨損而導致表面的石墨脫落，剩余的凝膠基底本身仍具有較好的潤滑效果，不影響頂管頂進施工。同時研究發(fā)現(xiàn)，采用環(huán)氧樹脂作為膠粘層，鋼筋混凝土頂管與凝膠態(tài)潤滑層之間的粘合性能更加優(yōu)異；

28、3)本發(fā)明提供的復合低摩擦涂層在頂管外表面的應用和一種基于復合低摩擦涂層的頂管頂進施工方法，特別適用于鋼筋混凝土頂管。