頂管施工中的泥漿技術

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若使刃腳比它相應于管子外徑應有的尺寸稍大一點，就有可能降低管外壁摩阻力。這樣能使上層不直接壓在管體上。只要土層足夠堅硬，這種方法就會取到預期的效果。而如果向管子和土層之間形成的空隙內(nèi)壓人支承介質(zhì)，這種方法的效力更可以大大提高，并能維持一定的時間，從而足以頂進一段相當長的管路，再則，支承介質(zhì)在起支承作用的同時，也可以作為潤滑劑起到減少摩阻力的作用。    
    對支承一潤滑介質(zhì)的要求
    對支承一潤滑介質(zhì)的要求，可以根據(jù)摩擦定律推算出來。
    摩擦定律概要
    除了不在這里討論的滾動摩擦之外，可將摩擦區(qū)分為：
    a）粘附摩擦（與靜摩擦相同）；
    b）滑動摩擦。
    在粘附摩擦和滑動摩擦的情況下都存在如下的關系：

                        Ｔ＝N·μ

式中

    N——法向力；
    T——切向力； 
    μ——摩擦系數(shù)；
    摩擦系數(shù)μ是一個材料常數(shù)，與滑動面和滑動物體的表面性質(zhì)有關，而卻不以接觸面積F的大小為轉(zhuǎn)移。
    無量鋼系數(shù)μ在粘附摩擦的情況下，一般大于滑動摩擦時的數(shù)值，因為在粘附摩擦的情況下，表面會由于經(jīng)常存在的不平度而被“楔緊”。
    滑動摩擦又可分為：
    b1 ）干摩擦；
    b2 ）液體摩擦。
    在干摩擦時，滑動體和滑動面直接接觸，在液體摩擦的情況下，滑動體和滑動面則被潤滑介質(zhì)隔開在滑動摩擦的情況下?；瑒芋w和滑動面之間存在相對速度。
    在干滑動摩擦的情況下，摩擦系數(shù)μ與相對速度υ無關。
    在液體滑動摩擦的情況下，視在摩擦系數(shù)μ則相隨滑動體和滑動面之間液體的流動阻力而變化。流動阻力則取決于液體的運動粘滯度和流動速度。根據(jù)流體動力學可知，流動阻力與流動速度的平方成正比。
    在兩個互相接觸的物體之間，起作用的是一個比壓：
    P=N/F
    在液體摩擦的情況下，作用在潤滑液體上的是一個流動壓力：
                        p’=f（υ2）
    若p= p’，物體和潤滑介質(zhì)便處于平衡狀態(tài)。這時運動的物體就“漂浮”在滑動面上。
    如p＞p’，潤滑介質(zhì)便會從運動物體和滑動面之間的縫隙中逐漸被擠壓出去，直到液體摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)楦苫瑒幽Σ翞橹埂Ｒ后w摩擦的前提在于，無論物體和滑動面都必須是不透水的。如果潤滑介質(zhì)能夠滲人物體或滑動面，而又不以同樣的數(shù)量給予補充，那么液體摩擦就會變成干摩擦。
    從摩擦定律得出的結(jié)論。
    按照摩擦定律來考慮，對于頂管施工可以得出完全明確的結(jié)論如下：
    a）為了保持較小的推頂力，干摩擦須以盡可能小的摩擦系數(shù)μ為前提。管子表面的光滑，能使摩擦系數(shù)降低。管子表面的機械加工和涂抹減摩劑，同樣都能起到減小μ值的作用。
    b）在干摩擦的情況下，管子表面在推頂過程中會被周圍上層磨毛，因而使摩擦系數(shù)增大。所以在項管距離較大時，一般多采取液體摩擦的方式。
    c）液體摩擦須以管子和土層之間存在潤滑介質(zhì)為前提，也就是說，須將潤滑介質(zhì)壓人其間。
    d）潤滑介質(zhì)必須保持一定的厚度方能有效。
    e）管子和土層間必須存在一定的空隙，也就是說，要留出一定的空隙，以便在壓人潤滑介質(zhì)后能夠形成所需厚度的一個液體層。
    f）管子和土層之間充滿潤滑介質(zhì)的空隙，在整個推頂過程中必須保持不變。要作到這一點，潤滑介質(zhì)必須能夠阻止土層落到管壁上，亦即潤滑介質(zhì)必須承受著各種具體條件下起作用的上壓力來托住土層。因此，在潤滑介質(zhì)中必須經(jīng)常保持相當于土應力的液壓。這樣，潤滑介質(zhì)同時也起著支承介質(zhì)的作用。交承壓力的反作用力則由頂進管來承受。
    g）為了形成管子和土層之間所需的空隙，刃腳直徑的取值最好稍大于頂進管直徑。
    h）對粘性很小的土壤來說，推頂時在刃腳周圍產(chǎn)生的松散地帶便能形成管子和土層之間所需的空隙，因而不需要刃腳直徑大于管徑。
    i）上層和管子之間既已形成空隙，就必須在土層落到管體一上以及土壓力上升達到全值之前將支承-潤滑介質(zhì)充入其中。事后再來克服土壓力將土層從管壁上推開是不可能的。一旦周圍土壤的某些顆粒接觸管壁并被土層壓附在管壁上，立即便會發(fā)生于摩擦，即使隨后壓人潤滑介質(zhì)，情況仍然如此。
    k）可以把頂進管看作是不透水的。管子接頭在整個推頂過程中應保持密閉。
    l）土層總是多少有些透水的。因此，支承一潤滑介質(zhì)必須起到的另一作用，即在于封閉管子周圍土層的空隙，以便在土層中造成一個不透水的環(huán)形地帶，從而阻止支承-潤滑介質(zhì)滲入土層。
    m）為了能夠封閉土層的空隙而又不致流失到土層中去，支承-潤滑介質(zhì)必須具有足夠高的運動粘滯度。
    n）為了取得盡可能小的視在摩擦系數(shù)μ，又需要支承-潤滑介質(zhì)的運動粘滯度較低一些。
    o）支承-潤滑介質(zhì)不得對頂進管材料（鋼、鋼筋混凝土、石棉水泥或塑料混凝土）和接頭材料（鋼和橡膠）造成侵蝕。
    P）支承-潤滑介質(zhì)不得污染地下水。
    膨潤土礦物懸浮液能夠最充分地滿足對支承-潤滑介質(zhì)提出的一切要求。
    作為支撐-潤滑介質(zhì)的膨潤土
    1890年，美國的福特·本頓首先發(fā)現(xiàn)了膨潤上。它的主要成分和對于它作為支承一潤滑介質(zhì)的性能起著決定作用的，乃是其中叫作蒙脫土的一種粘土礦物，這種礦物以其位于法國南方的蒙脫英里翁礦床而得名。在德意志聯(lián)邦共和國的巴伐利亞，則有著大約一千萬年前作為風化產(chǎn)物形成的一些酸性火山質(zhì)玻璃凝灰?guī)r礦可供這方面的應用。
    蒙脫土是一種層狀結(jié)構(gòu)的結(jié)晶氫化硅酸鋁。硅酸鹽多層體是一種三層結(jié)構(gòu)，其中包括一層SｉO4四面體、一層氫氧化鋁八面體和一層SｉO4四面體。蒙脫土晶體即由許多這樣的硅酸鹽疊層組成。蒙脫土晶體遇水膨脹，與此同時水分子便滲入各個疊層之間。于是兩個蒙脫土疊層之間的距離就加大了一倍。晶體內(nèi)部膨脹現(xiàn)象的原因，則在于疊層內(nèi)部電荷分布的不均勻。
    我們可以設想，在靜止下來的膨潤上懸浮液中，薄片狀的蒙脫上微粒形成一種紙牌房子式的結(jié)構(gòu)，其中這些微粒以它們的角隅和棱緣彼此接觸或互相支撐。一旦靜止狀態(tài)被擾亂，例如由于攪拌、振動或泵送等等，于是大多數(shù)的“紙牌房子”坍塌下來，因而在靜止狀態(tài)下凝結(jié)起來的懸浮液就會變成溶膠。當這種溶膠再次靜止下來，薄片狀的蒙脫上微粒又會彼此搭在一起形成紙牌房子式的結(jié)構(gòu)，于是溶膠重新凝固。懸浮液每當靜止便結(jié)成凝膠，一旦運動起來又變成溶膠，這種從靜止狀態(tài)到運動狀態(tài)以及從運動狀態(tài)又回到靜止狀態(tài)的結(jié)構(gòu)交替，可以永無止境地重復下去，這樣的特性便叫作觸變性。
    作為頂管施工中的支撐-潤滑介質(zhì)，膨潤土的重要特點即在于它的膨脹性能。這一點須取決于薄片狀蒙脫俄土微粒的大小和數(shù)量。
    膨潤土主要有兩類，即鈣膨潤土和鈉膨潤土上。
    它們的區(qū)別在于起決定作用的蒙脫土是鈣蒙脫上還是鈉蒙脫土。
    在膨潤土含量相同情況下，鈉膨潤土懸浮液中所含極薄的硅酸鹽疊層片的數(shù)量，約為鈣膨潤上懸浮液中所含數(shù)量的15到20倍。由于這種極薄的硅酸鹽疊層片的數(shù)量大得多，便有利于蒙脫土微粒形成紙牌房子式的結(jié)構(gòu)，因而亦有利于提高懸浮液的膨脹性能，這樣既可改善懸浮液在溶膠狀態(tài)下的流動性，也能改善懸浮液在凝膠狀態(tài)下的固結(jié)性。所以鈉膨潤土比鈣膨潤土更適用于頂管施工。
    而巴伐利亞礦層卻只含有膨脹性能較差的鈣膨潤土。
    但鈣蒙脫土有一個特性，亦即其中化合的鈣離子可以用鈉離子來置換。通過這樣的離子交換，鈣膨潤土的性能會有很大的變化，從而被賦予鈉膨潤上的優(yōu)良特性。
    由于銷膨潤土和通過鈉離子置換而活化的鈣膨潤土——也叫作活性膨潤土——能夠最大程度地滿足頂管施工中提出的要求，因而下面的討論便以這兩種膨潤土為基礎。
    化學分析表明，膨潤土中大約有56 ％的二氧化硅和20％的氧化鋁，二者共同構(gòu)成了蒙脫土上晶體的基本物質(zhì)。與此相對應，礦物組成中也有75％的蒙脫土。篩分析也很值得注意，根據(jù)篩分析，膨潤土中粒徑小于0.025毫米的占55％。
    膨潤土加水攪拌即成懸浮液，這里對水質(zhì)的要求和拌制混凝土時一樣。判斷膨潤土懸浮液是否適于用作支承一潤滑介質(zhì)的標準在于它的物理特性。而對后者起決定作用的，主要是懸浮液中的膨潤土含量。表2中按照每立方米制成懸浮液中含有30、40、60和80公斤膨潤上的四種情況，分別列出了各種懸浮液的主要參數(shù)。
    首先從容重的數(shù)據(jù)中可以看出，膨潤土含量對容重的影響不大。在我們所考察的試樣上，容重大致變化于1020到1050公斤/米3之間，因此只是稍高于純水的容重。所以膨潤土懸浮液也可以在水下頂管施工中用作支承潤滑介質(zhì)，無需顧慮懸浮液因容重不同而流失，故而對膨潤土懸浮液來說，容重并不是一個重要的判斷標準。
　　反之，流變極限測量結(jié)果都表明，無論在運動狀態(tài)或是靜置狀態(tài)下，懸浮液中的膨潤土含量都對流變極限有很大的影響。正如事先的考慮所預見到的，流限在運動狀態(tài)下達到了下限值。觀察表2可以看出，膨潤上含量從每立方米30公斤增加到60公斤時，亦即在膨潤上含量增大一倍的情況下，運動流限從22.4克（力）／厘米2上升到204克（力）／厘米2，因此也就是提高到大約9倍，當膨潤土含量從40公斤／米3 增加到80公斤／米3 時，同樣也是在增大一倍的情況下，可以看到大致相同的比率。這時運動流限從44.6克（力）／厘米2上升到439克（力)/厘米2，亦即增大到10倍左右。
    靜置一分鐘后的比率也類似于流動狀態(tài)下的情況。在這種條件下，當膨潤土含量從30公斤／米3 增加到60公斤／米3 時，流限從42.8克（力）／厘米2提高到320克（力）／厘米2，即增大到7.5倍。當膨潤土含量從40公斤／米3增加到80公斤／米3時，流限則以100：696—1：7的比例提高。
    最后，在靜置24小時的情況下，當膨潤上含量從30公斤／米3增加到6０公斤／米3時，流限比率為198：1265一1：6，80公斤／米3含量的相應數(shù)值則限于現(xiàn)有的測量技術條件而無法測出。
    因此得出的結(jié)論是，膨潤土含量增加一倍，可使膨潤上懸浮液的支承作用提高到7至10倍。但是這也意味著，若膨潤土含量減少１／2，支承作用就可能降低到 1／10。所以，確定懸浮液中的膨潤上含量，便有著如此重大的意義。
    得到的另一個結(jié)論是，在從運動狀態(tài)過渡到靜止狀態(tài)時，流限的增大須取決于懸浮液中的膨潤土含量。
    在每立方米懸浮液中含30公斤膨潤土的情況下。靜置1分鐘后的流限以42.8：22.4=1.9：1的比率增大。在膨潤土含量為40公斤／米3的情況下，靜置1分鐘后的增大比率已達100：44.6=2.2：1。然而在膨潤土含量為60公斤／米3情況下，這一比值卻降低到320：204＝1．6：1，以及在膨潤土含量為80公斤／米3的情況下，比率仍為696：439=1.6：1。
    靜置24小時后的流限與運動狀態(tài)下的比率，在懸浮液中的膨潤上含量為30公斤／米3時是22.4：198=1：8.8，在40公斤／米3的情況下是44.6：584=1：13.3，在60公斤／米3的情況下是204:1265=1:6.2，而對于80公斤／米3的含量，則已無法取得測量值。
    在將膨潤上懸浮液用作支承-潤滑介質(zhì)的情況下，靜止狀態(tài)的流限值與運動狀態(tài)的流限同樣具有重要意義：
    靜止狀態(tài)下的流限值決定著懸浮液是否適于用作支承介質(zhì)，運動狀態(tài)下的流限值則決定著懸浮液是否適于用作潤滑介質(zhì)。
    當運動流限與靜止流限之比為1：6到1：10（最大1：15）時。膨潤上懸浮液便完全能滿足這兩個方面的要求。
    流限值適用于膨脹過程業(yè)已最后完結(jié)的懸浮液。這種膨脹過程的性質(zhì)，在于水已滲入了構(gòu)成蒙脫土晶體的硅酸鹽疊片的晶層中。致使層間距離增大起來。水對微小蒙脫土晶體的滲透過程以及水滲入更小得多的晶層之中都需要時間。這就是膨脹時間，攪拌越充分．膨脹時間就越短，否則在水和膨潤土的混合料未獲充分攪拌的情況下，膨脹時間就會延長許多倍。攪拌取得良好效果的前提，是要有足夠長的攪拌時間，至少要有半個小時，有時甚至可能需要若干小時。另一個前提是要求膨潤土不留余渣地充分溶解在水中，盡可能使每一個膨潤土顆粒都被水包圍著。最后，在攪拌時不要讓空氣進入水和膨潤土的混合料中，因為空氣會妨礙水滲入蒙脫土晶體。再則，膨脹時間也會受到混合料溫度的影響。高溫（夏季溫度）可使膨脹時間縮短，低溫（冬季溫度）則使膨脹時間延長。當溫度低于零度時，膨脹過程即告中止，但混合料并不會遭到破壞。解凍后膨脹過程又會重新繼續(xù)下去，在這種情況下，須將凍結(jié)的時間計入膨脹時間之內(nèi)。
    在攪拌效果良好的情況下，攪拌過程結(jié)束后即已能夠達到80％左右的最終流限，而在攪拌效果不良的情況下，這一比值則降低到大約35％。由此可見，在攪拌效果良好和高溫條件下，經(jīng)過5個小時的膨脹時間后即已達到最終流限。反之，在攪拌效果不良和低溫條件下，則需要24小時方能達到最終流限。
    對于膨脹過程是否已經(jīng)結(jié)束，需要仔細地進行觀察，因為膨脹不充分的懸浮液一方面起不到支承作用，另方面也會由于隨后的膨脹而引起膨潤土管路的堵塞，并且引起頂進管與周圍土層之間表觀摩擦系數(shù)的上升，從而可能導致提高頂進阻力。
    對充分膨脹的膨潤上懸浮液來說，流限在靜止狀態(tài)下可達到上限值。如懸浮液變?yōu)檫\動狀態(tài)，例如由于搖動、振動或泵送等等，立刻又出現(xiàn)流限的下限值，這便是流動狀態(tài)下的流限，或者也可以說是運動流限。一且再次靜止下來，流限又會升高，經(jīng)過一定時間之后再次達到其上限值。
    懸浮液經(jīng)每次靜止之后都可以達到流限的上限值。然而在達到最終流限之前，如果懸浮液又變?yōu)檫\動狀態(tài)，那么流限的升高過程便也可能中斷。
    蒙脫土微粒在紙牌房子式結(jié)構(gòu)上的變化，用我們的肉眼是看不見的，但卻可以通過流限的變化測量出來，因此一種懸浮液的觸變性也是可以為我們的感官所覺察的，而這種觸變性作為懸浮波物相任意多次的轉(zhuǎn)變，我們可以將它表示為

                    凝膠→←溶膠

    膨潤土懸浮液在疏松土層中的應用
    在無粘性的疏松土層中以及在粘性很小的土壤中，例如在砂礫土中，若不采取其它輔助措施，土層由于本身極不穩(wěn)定，以致在刃腳推進之后立刻就會坍落在管壁上。所以對這類土壤來說，膨潤土懸浮液的支承作用尤其具有重要意義。為了起到這種支承作用，先決條件是要盡可能準確地掌握膨潤土懸浮液在砂礫上中的特性。膨潤上懸浮液將滲入土層的孔隙內(nèi)，充滿孔隙，并繼續(xù)在其中流動。流速取決于孔隙的橫斷面與懸浮液的流變特性，同時也取決于壓漿壓力。因此為了在同樣的壓漿壓力下達到相同的滲入深度，在孔隙橫斷面很小的細粒土層中便需要低流限的懸浮液，面孔隙橫斷面較大的粒粒土層則需要高流限的懸浮液。在克服流動阻力的過程中，壓漿壓力隨著滲人深度的增加而成比例地衰減，所以相應每一種壓漿壓力，都有一個完全確定的滲人深度。
    為了便于了解滲入過程，可以把上層看作是一條條許多毛細管的總和。圖7顯示了一條圓形橫斷面的毛細管中的流動過程。
    這樣的一條毛細管必然會對其中穿流的流動介質(zhì)、在這里即是對膨潤上懸浮液產(chǎn)生一個阻力W。
                      W=τ·U·l=τ·2·r·π·l
    為了克服這一阻力便需要一個壓力：
                          P＝p·F
                           ＝p·r2·π  
    只要 P＞W(wǎng)，毛細管中的介質(zhì)便向前流動。一當流動阻力大到與作用于介質(zhì)的壓力P相等，即。
                                  W=P
    流動過程即停止。由此可知平衡條件為
                    τ·2·r·π·l=P·r2·π
    或                       (τ·2·l)/r=p

    根據(jù)這一關系式可以算出流動長度，換言之亦即滲入深度l=(r·p)/(2·τ)
    由此可見，滲入深度與毛細管的直徑和壓漿壓力成正比，與懸浮液的流限成反比。只要懸浮液在毛細管中流動，它便處于流動狀態(tài)，因而對懸浮液起作用的便是運動流限。這時懸浮液便具有溶膠的稠度。
    但一當懸浮液達到可能的滲入深度之后靜止下來，只須經(jīng)過一個很短的時間，它的流限便達到靜止數(shù)值。于是懸浮液就變成了凝膠。
    由于靜止狀態(tài)下的流限高達流動狀態(tài)下的10倍，因而在這種情況下膨潤土懸浮液便象泥漿那樣地充滿著土層的孔隙。
    這樣在管體四周的土層中就形成了一層密實而有承載能力的環(huán)套，其厚度即相當于懸浮液的滲入深度
    現(xiàn)在，如果在這一環(huán)套和頂進管之間保持一個相當于土壓力的懸浮液壓力，于是懸浮液使承受著全部的土壓力，致使土壓力不再直接地，而是經(jīng)由懸浮液間接地加荷于管壁。
    作為使摩阻力降低到最小限度的先決條件，最佳支承作用的取得須具備下列前提：
    1．在設計時以及在推頂過程中準確地查明土層情況，并根據(jù)篩分曲線詳盡地掌握土層的顆粒分布；
    2．計算出土壓力，從而確定膨潤上懸浮液的壓人壓力；
    3．按基本粒徑確定膨潤土懸浮液的混合比，并經(jīng)常進行檢驗，
    4．正確地制備膨潤土懸浮液;
    5．保證在全部頂進管路上和全部頂進時間內(nèi)都有膨潤上懸浮液壓入。
    其中最重要的一點，是必須求得正確的混合比。
    此外必須注意，懸浮液穩(wěn)定極限大約是每立方米懸浮液至少含40公斤膨潤上。這一理論計算結(jié)果在實際施工中須仔細加以核驗。必須特別指出的是，膨潤土含量過低、因而也就是流限過低的懸浮液起不到支承和潤滑作用，因為這樣的懸浮液會毫無阻力地或只受到很小阻力地流散到土層中去，因而不可能在管體周圍形成一個支承環(huán)帶。
    在基本粒徑為10毫米的情況下，要求懸浮液的膨潤土含量為60公斤／米3左右，在基本粒徑為20毫米的情況下，要求懸浮液的膨潤上含量為80公斤／米3左右，反之，在基本粒徑為2毫米時。懸浮液的膨潤上含量為40公斤／米3即已足夠．但滑動阻力與運動流限成正比。
    運動流限在每立方米懸浮液中含：
        40公斤膨潤上時為44.6克（力）／厘米2
        60公斤膨潤土時為 204克（力）／厘米2
        80公斤膨潤土時為439克（力）／厘米2
    這就是說，在每立方米懸浮液中含膨潤土60公斤時，運動流限幾乎為40公斤／米3情況下的 5倍，而在每立方米懸浮液中含膨潤土80公斤時，則已經(jīng)高達含量為40公斤／米3時的10倍。
    這就意味著，如果懸浮液中的膨潤上含量在全部推頂距離上保持不變，那么對粗粒土壤來說，由于需要懸浮液的膨潤土含量較高以保證支素作用，故而推頂阻力以及因之所需的推頂力就會比細粒土壤的情況下更大一些。
    但孔隙～旦被膨潤上懸浮液充滿，并因而形成支撐環(huán)帶時，于是粗粗土壤的狀況也就無異于細粒土壤了。因而在這種情況下，為了在推頂過程中支承土層，懸浮液中的膨潤土只需要達到穩(wěn)定極限所要求的最小含量40公斤／米3 即可。
    因此,在粗粒土壤的情況下，只是直接在刃腳之后壓入相應于基本粒徑的高含量膨潤上懸浮液，而在全部后續(xù)管路上則可使用稠度低得多的懸浮液。這樣便可以大大降低推頂阻力，或者也可以說是在相同的推頂力下加長推頂距離。同時還可以借此節(jié)省膨潤土，并減少中繼頂壓站的數(shù)目。
    為此采用兩套膨潤土配拌設備附帶兩臺壓漿泵和兩套管路所需的額外費用，在管徑較大和推頂距離較長的情況下一般是值得的！
    壓漿時須注意，壓出的膨潤上懸浮液要盡可能均勻地分布在整個管體外圍，以便能夠圍繞整個管體形成所需的環(huán)帶。因此，壓漿賴以進行的注射噴口要均勻地配置在整個管壁圓周上。注射噴口的間距或數(shù)量須取決于土壤允許膨潤上向四外擴散的程度。在滲透性很小的土壤中，例如密實的礦土和砂礫上，間距就必須縮小一些，在疏松的礫石土中，間距則可以相應地加大。注射噴管即可以在整個管壁圓周上與一條環(huán)管連接，也可以分組連接，在分組連接時，一般是上半固聯(lián)成一組，下半圈另成一組。
    為使膨潤土盡快地起作用，應盡量靠近刃腳尾部進行壓漿。所以壓漿最好是直接從刃腳后的第一節(jié)管子中開始。但實踐證明，在壓漿壓力較高的情況下，膨潤土將均勻地沿著管子周圍擴散，也就是說，即向后擴散，也向前擴散。因此便存在著膨潤上懸浮液沿刃腳向前流動、并且又在切削刃上流出來的危險。
    在糾偏量頗大的情況下，有可能造成刃腳和第一節(jié)管子之間的密封損壞，或者在刃腳分成兩個部分情況下，則是造成切削段和頂壓段之間的密封損壞，于是膨潤上懸浮液就會從這些地方滲人工作空間。
    根據(jù)這一理由，膨潤上在刃腳后第二節(jié)管子中開始壓入比較適宜。
    膨潤土懸浮液經(jīng)由注射噴口壓人的壓力應相隨所遇土層的壓力而變化。在膨潤土泵上，除了這一壓力之外，還會受到一直通向注射噴口的膨潤上管道的阻力。
    膨潤上管道中的壓力損失，由于假設條件并不可靠而且經(jīng)常變化，故而計算很難準確，因此，對于必須準確地與上壓力高度保持一致的壓漿壓力，便有必要直接在注射噴口上進行連續(xù)的測量。
    壓漿壓力調(diào)得過高可能是有害的。這時膨潤上懸浮液會從注射噴口中涌出，在管口周圍形成一個高度壓縮區(qū)。這樣就有可能形成栓塞，阻礙膨潤上懸浮液的繼續(xù)流出和擴散。
    如果一次注入的膨潤上能在管子周圍的土層中保持不變，那么只要直接在刃腳之后注入一次就足夠了。然而十分明顯，在推頂過程中，膨潤土由于流散到土層中去而有所消耗。鑒于此，對后續(xù)管路也必須補充壓人膨潤上，以使管子和上層之間空隙中的膨潤上懸浮液壓力能夠在頂進管路的全部長度上保持與土壓力一致。注漿孔的間距主要取決于土層的性質(zhì)、膨潤土懸浮液的流變特性、刃腳的控上量和推頂速度。在許多已完成的工程中，注射噴口的間距是2節(jié)管子到5節(jié)管子以上。注漿孔的實際需要數(shù)量，只有在施工中才能知道。為了確保即使在最不利的場合下亦能提供所需數(shù)量的注漿孔，似乎最好是盡可能每隔2節(jié)管子即留出一些壓漿孔。另方面當然也要考慮到，所有注漿孔在頂管結(jié)束后必須拆除和封閉。這需相當大的一筆費用，所以一開始即應力求間距適當。這一點在很大程度上也取決于施工公司的經(jīng)驗。
    膨潤上的壓人技術在很大程度上仍然要依靠經(jīng)驗，然而實際經(jīng)驗多半也是可以找到理論根據(jù)的。
    盡管就某種場合來說，隨著管子的推進同時在管子整個圓周上和管路全部長度上均勻地壓漿證明是相宜的，而在另一些場合下，正確的方法則又可能是分段壓漿。例如現(xiàn)已得知，在管子下半部，膨潤土在頂進過程中比靜止狀態(tài)下更容易流出，而上半部的壓漿則是在管路靜止的情況下更容易進行。因此最好是將管子下半部的注漿孔和上半部的注漿孔分別組合起來。這種半側(cè)壓出的原因在于，靜止狀態(tài)的管道以其全部很大的重量沉落于底部。這樣便在管道的頂部形成了小空隙，或者至少是形成了一個壓力較低的區(qū)域。因而在這種狀態(tài)下，膨潤土在管頂處比在管底部更容易流出。反之，在頂壓力和浮力同時作用下，管道有向上拱起的傾向。這時管道離地升起，于是管底下方便形成了一個低壓區(qū)，致使膨潤土更加容易滲入其中并均勻地散開。
    如果頂進管路被中繼頂壓站分成若干段，那么每次總是只有一個管路段受到推頂，其余各段則保持不動。這時宜于僅向被推頂?shù)墓苈范蝺?nèi)壓人膨潤上懸浮液，而對于靜止不動的管路段，則停止壓送。此外，膨潤土的壓人要與中繼頂壓站的動作協(xié)調(diào)一致，這一點可以通過手動或遠距離自動控制的方式來實現(xiàn)。
    特別要注意的是，膨潤土懸浮液沿著管壁運動的方向不得與管路推頂方向相反，否則，由于管子和懸浮液的逆向運動，懸浮液非但起不到潤滑介質(zhì)的作用，卻反而起了制動介質(zhì)的作用。結(jié)果便會大大增加推頂阻力。如果只在頂進管路的前區(qū)壓人膨潤土，就會發(fā)生逆向運動，因為在這種情況下懸浮液便不得不向后流動。所以正確做法是，懸浮液的補壓始終要保持從后向前的方向。
    在無粘性的疏松土層中，例如對于有流動傾向的礦土以及滾動的礫石上來說，可能十分重要的是，在第一節(jié)管子推入土層后立即開始壓人膨潤土懸浮液，以便在管子周圍形成支承環(huán)帶，從而不引起干摩擦。同樣重要的是，對所有后續(xù)的管子來說，一但管子離開頂壓坑，都要補壓膨潤土。然而為使懸浮液不能立即又在進口處向外流出，便需要設置如圖12所示的彈性滑動密封，否則懸浮液的流出不僅要弄臟工作坑，而且也會破壞支承壓力的形成。
    頂進管在膨潤土懸浮液中受到的浮力
    只要頂進管在整個圓周上被膨潤土懸浮液所包圍，浮力定律便對它有效，即使懸浮液層的厚度很小也同樣如此。在鋼筋混凝土管情況下，浮力均為管子自重的1．4倍。在石棉水泥管情況下，浮力甚至高達管子自重的2.9倍。
    這樣，只要通過正確地壓人膨潤土懸浮液，從而在土層中圍繞頂進管形成一個支承環(huán)帶，并保持懸浮液壓力等于土壓力，于是管子就會在膨潤土懸浮液中漂浮起來。為此必需的前提在于懸浮液應是液體狀態(tài)的，亦即呈現(xiàn)為表觀流限相應較低的溶膠狀態(tài)。在懸浮液的膨潤土含量低到接近運動狀態(tài)下的穩(wěn)定極限時，這個條件便能得到滿足。浮力可使管外壁摩阻力減小，因為管底部由于自重產(chǎn)生的法向力減少了。這一效果首先會對大直徑管子的長距離推頂產(chǎn)生有利的影響