淺談跨河道穿管防滲處理方案

1、工程概況

德清縣洛舍鎮(zhèn)飲水工程苕溪大橋北側(cè)牽引管工程是武康至洛舍飲水工程（二期）的重要組成部分，該工程起點(diǎn)連接已經(jīng)施工完畢的武康—洛舍工業(yè)園區(qū)輸水管道工程DN600管，終點(diǎn)為洛舍鎮(zhèn)自來水廠，管徑DN600，管道總長5464米。管道需穿越導(dǎo)流港，設(shè)計(jì)采用定向牽引方式過河。

根據(jù)施工方案管道牽引的水平長度為527米，其中穿越導(dǎo)流港約135米，導(dǎo)流港西岸穿越西堤以及魚塘約87米，東岸穿越導(dǎo)流港東大堤以及魚塘及沼澤地約305米。采用ZT-80水平定向鉆機(jī)進(jìn)行水平定向牽引施工，穿堤管材采用為PE100（1.6MPa）DN600管。施工過程分為鉆進(jìn)導(dǎo)向孔、回?cái)U(kuò)、回拖管道。導(dǎo)向孔回?cái)U(kuò)后終孔孔徑一般應(yīng)為管線外徑的1.2～1.5倍，該工程終孔孔徑為800毫米，DN600管材外徑為630毫米。

2、對堤防安全的影響

由于牽引管工程施工的技術(shù)原因，牽引管管壁與導(dǎo)向孔孔壁間勢必存在一定的間隙，由于間隙的存在，若不加以處理將會(huì)使得堤防的安全存在一定的隱患，主要隱患有以下幾點(diǎn)：

（1）施工過程中發(fā)生暴雨及流域洪水時(shí)，導(dǎo)向孔可能出現(xiàn)局部塌孔，引起導(dǎo)流港內(nèi)徑流倒灌入導(dǎo)向孔內(nèi)，并沿導(dǎo)向孔穿過導(dǎo)流港兩岸堤防，引起堤防內(nèi)側(cè)管道沿線出現(xiàn)管涌、滑坡、裂縫等險(xiǎn)情；

（2）施工及運(yùn)行過程中由于導(dǎo)向孔與管材外壁間存在間隙，導(dǎo)流港河道段的導(dǎo)向孔可能出現(xiàn)局部塌孔或滲漏，引起導(dǎo)流港內(nèi)徑流倒灌入導(dǎo)向孔內(nèi)，并沿導(dǎo)向孔穿過導(dǎo)流港兩岸堤防，引起堤防管涌、沉降、裂縫等險(xiǎn)情；

（3）運(yùn)行期管道發(fā)生意外事故，引起導(dǎo)流大堤險(xiǎn)情等。

3、防滲處理方案

（1）加深牽引管的埋置深度

加深牽引管在河底段的埋置深度，以增加垂直滲透的滲徑長度，增強(qiáng)防滲能力。管道埋置深度按管道中心距河底不小于8.3米進(jìn)行控制，即河底段管道中心標(biāo)高為-13.10米，導(dǎo)向孔頂高程為-12.70米，導(dǎo)向孔底高程為-13.50米。

根據(jù)導(dǎo)流東大堤工程地勘資料，本地段Ⅻ層粉質(zhì)粘土夾碎石、粉土層以上的土層為粘土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)土，均適合牽引管施工，Ⅻ層出露面高程在-15.16～-16.26米，因此設(shè)計(jì)增加導(dǎo)向孔埋置深度不影響牽引管及導(dǎo)向孔成孔的施工。

由于兩岸堤防為已建堤防，本工程施工范圍不在堤防及其保護(hù)范圍內(nèi)，因此堤防自身的滲流穩(wěn)定能夠滿足原設(shè)計(jì)要求，本次不再做復(fù)核。由于牽引管需在河底通過，而導(dǎo)向孔與管材間存在一定間隙，雖經(jīng)過回填注漿，但計(jì)算時(shí)暫不考慮回填注漿的效果，將導(dǎo)向孔作為貫通的管道，因此導(dǎo)向孔埋深需要滿足洪水期間垂直滲流穩(wěn)定，并對此進(jìn)行復(fù)核。

周邊條件：設(shè)計(jì)最高洪水位5.16米，牽引管出口處高程0.82米（西岸），1.405米（東岸），所以水頭差為4.34米（西岸），3.755米（東岸）。滲透長度為7.9米。

計(jì)算方法：根據(jù)達(dá)西定律，J=Δh/L，確定設(shè)計(jì)滲流水力坡降J，與允許出逸滲流坡降值進(jìn)行比較。

計(jì)算結(jié)果：計(jì)算得設(shè)計(jì)滲流水力坡降J=4.34/7.9=0.55

參照相應(yīng)設(shè)計(jì)規(guī)范中出口段允許出逸滲流坡降值，軟粘土為0.60～0.70， 設(shè)計(jì)滲流水力坡降J<允許出逸滲流坡降值。因此管道埋置深度按管道中心距河底不小于8.3米進(jìn)行控制，施工期間河底垂直滲流穩(wěn)定能夠確保安全。

（2）導(dǎo)向孔的護(hù)壁措施

施工方案中已考慮在鉆進(jìn)液中添加膨潤土和聚合物，以改善泥漿的性能，在導(dǎo)向孔成孔過程中起到護(hù)壁的作用。

施工過程中應(yīng)加強(qiáng)導(dǎo)向孔及回?cái)U(kuò)孔的孔徑檢測，一旦出現(xiàn)局部塌孔，應(yīng)采取措施，調(diào)整護(hù)壁泥漿的成分比例，加強(qiáng)導(dǎo)向孔護(hù)壁，以避免出現(xiàn)河道內(nèi)徑流倒灌入導(dǎo)向孔。

（3）導(dǎo)向孔與管材間回填注漿

為減少導(dǎo)向孔與管材外壁間存在間隙，采用膨潤土漿液注漿，同時(shí)起到回填注漿及防滲注漿的作用。因?qū)蚩足@進(jìn)液中是添加膨潤土，回填注漿若采用傳統(tǒng)工藝的水泥漿回填，容易因多種材質(zhì)不同使得回填漿的結(jié)合性較差，對滲漏無法起到明顯的改善作用；而且由于本工程的注漿較為特殊，管線長度很長（200～300米），采用水泥漿液易發(fā)生堵管；因此確定采用鈉基膨潤土漿液注漿。

鈉基膨潤土漿液作為一種堵漏用注漿材料，在水合作用下，一般可以膨脹到干燥時(shí)體積的 10～15 倍，防水功能能夠得到保證；其使用成本也低于聚氨酯等其它化學(xué)注漿材料； 注漿時(shí)不需要對結(jié)構(gòu)進(jìn)行過多開鑿，對已完工建筑的堵漏作相對簡單；一旦注漿完成，膨潤土漿液將凝結(jié)在一起，并會(huì)保持一定的柔韌性。

膨潤土注漿施工工藝：

a.布置注漿管

由于工程的特殊性，注漿管采用PE80（1.0MPa）DN40mm管材，熱熔連接，注漿管固定在DN600穿堤管兩側(cè)，跟隨穿堤管一同拖回。注漿管共四根，左岸注漿管兩根，長度240米，右岸注漿管兩根，長度285米，施工單位可根據(jù)施工需要對兩岸注漿管長度做適當(dāng)調(diào)整。注漿管端部采用有效的封堵措施，減少泥漿堵塞注漿管的幾率。詳見附圖-02、03、04。

待DN600穿堤管拉到設(shè)計(jì)位置后卸下拉管頭，并將穿堤管固定，采用送漿軟管分別連接注漿泵與注漿嘴，注漿嘴插入注漿管內(nèi)，務(wù)必使兩頭連接牢固。

b.加水?dāng)嚢?/p>

按每22.6公斤的鈉基膨潤土注漿粉加入53 升清水的比例配置漿液，并攪拌3～5分鐘，直至漿液中沒有粉塊且漿液均勻?yàn)橹?。建議使用專業(yè)的設(shè)備進(jìn)行攪拌，攪拌均勻后置于儲(chǔ)漿罐中，開始注漿。

c.注漿施工

左右岸同時(shí)進(jìn)行注漿，以0.5～0.6MPa的壓力泵送漿液至注漿管內(nèi)，當(dāng)注漿壓力保持在0.5～0.6Mpa而不回落時(shí)停止注漿，并將注漿管抽出3～5米長度（具體可根據(jù)停止注漿時(shí)的注漿量進(jìn)行調(diào)整），再開始注漿，如此循環(huán)，直至注漿管距導(dǎo)向孔出入口10～20米范圍時(shí)，逐步降低注漿壓力進(jìn)行注漿，并最終全部拔出注漿管。導(dǎo)向孔端部可采用粘土或者混凝土進(jìn)行封閉。

d.注意事項(xiàng)

由于本注漿方案較為特殊，建議施工前對注漿管、注漿泵、注漿壓力等進(jìn)行試驗(yàn)，或在施工中加強(qiáng)檢測，及時(shí)調(diào)整注漿壓力及漿液流量等。膨潤土漿液較為粘稠，注漿泵應(yīng)選用能夠滿足泵送粘稠漿液的。為避免漿液凝固造成注漿管無法拔出，注漿應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。若注漿中斷超過45分鐘，需要及時(shí)將注漿管拔離已注漿范圍，并用清水清洗注漿泵，以防治漿液凝固影響注漿質(zhì)量。

（4）出入口導(dǎo)濾體

在牽引管及注漿施工完畢后，導(dǎo)向孔的出入口緊靠閥門井的臨河側(cè)位置采用土工布、粗砂、碎石、塊石分層填筑成導(dǎo)濾體，防止沿導(dǎo)向孔出現(xiàn)滲漏時(shí)水流攜帶泥沙形成管涌。

在閥門井臨河側(cè)段開挖形成導(dǎo)濾體施工斷面，開挖邊坡根據(jù)現(xiàn)場出露土層情況確定，一般不陡于1：1.5。導(dǎo)濾體底部順管長方向長度3米，底寬2米，開挖出露土層面自下而上為：鋪設(shè)300g/m2土工布一層，50厘米厚粗砂墊層，50厘米厚碎石墊層，面層塊石或塘渣鎮(zhèn)壓。

4、結(jié)語

跨河道穿管的防滲方案需要注意問題主要是管道的埋置深度、導(dǎo)向孔的回填注漿以及出入口的導(dǎo)濾體設(shè)置，德清縣洛舍鎮(zhèn)飲水工程苕溪大橋北側(cè)牽引管在采取上述防滲處理措施后，未發(fā)生滲漏現(xiàn)象，防滲方案合理有效。

作者簡介：卞學(xué)昌（1962～），男，浙江省湖州市德清縣人，工程師，從事農(nóng)村水利工程管理建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

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