鋼花管注漿技術(shù)在洱海流域狹窄巷道管道施工中運(yùn)用

方 濤

(中建五局第三建設(shè)有限公司，湖南 長沙 410000)

0 引言

鋼花管注漿止水是通過壓力將水泥漿液擠壓至鋼花管中，并通過注漿孔延伸至土體中，從而提高和改善土體的抗?jié)B能力，進(jìn)而達(dá)到止水效果[1,2]。此項(xiàng)技術(shù)因施工進(jìn)度快，且加固止水效果明顯，而在近幾年被廣泛推廣。

洱海流域地質(zhì)復(fù)雜且地下水豐富，致使在管道施工過程中難度增大，而施工區(qū)域多位于狹窄巷道中，大型機(jī)械設(shè)備無法進(jìn)入，無法進(jìn)行鋼板樁、灌注樁等常見支護(hù)施工，同時，也無法進(jìn)行合理的放坡開挖，這都給施工帶來嚴(yán)重的安全生產(chǎn)隱患，通過查找參考文獻(xiàn)，并結(jié)合相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)鋼花管注漿施工。本文通過將鋼花管注漿技術(shù)運(yùn)用于洱海流域狹窄巷道管道施工中，探討鋼花管注漿技術(shù)在狹窄巷道開挖中對流砂等復(fù)雜地質(zhì)加固和止水的效果，經(jīng)工程實(shí)踐，鋼花管注漿技術(shù)可以有效地提高和改善流砂等復(fù)雜地質(zhì)的抗?jié)B能力，為類似工程提供一定借鑒。

1 工程概況

大理洱海環(huán)湖截污工程彌苴河馬甲邑—河埂村W8～W27段管道鋪設(shè)位于馬甲邑村道中，管徑DN400，采用HDPE螺旋波紋管，砂石基礎(chǔ)，管道埋深2.3 m～3.0 m，因?yàn)楣艿自O(shè)計(jì)工作面為1.2 m，而上部村道工作面寬3.6 m，考慮工期要求，決定采用放坡開挖。在施工過程中，基坑出現(xiàn)大面積坍塌和涌水，基底發(fā)生流砂現(xiàn)象，經(jīng)現(xiàn)場勘察發(fā)現(xiàn)，施工管網(wǎng)毗鄰彌苴河河道，且位于雨季，地下水位急劇增升，同時，據(jù)地勘資料顯示，管道埋深范圍內(nèi)下部均為流砂地層，而施工區(qū)域又位于巷道中，上方電線密布，經(jīng)建設(shè)、監(jiān)理、設(shè)計(jì)等多家單位現(xiàn)場研究決定，增加鋼花管注漿技術(shù)來提高土體抗剪及抗?jié)B能力。

2 設(shè)計(jì)參數(shù)

所采用的鋼花管注漿，注漿孔直徑147 mm，間距500 mm，采用日本古河105鉆機(jī)進(jìn)行施工；鋼花管采用熱軋無縫鋼管，直徑為

108 mm，壁厚4 mm，長度6 m，支護(hù)長度為90 m，累計(jì)施工鋼花管共182根；設(shè)計(jì)水泥漿采用1∶ 1(水∶ 水泥)(即水灰比為1∶ 1，質(zhì)量比)，水泥采用普通硅酸鹽水泥P.O42.5。

3 鋼花管施工

3.1 施工工藝流程與關(guān)鍵控制點(diǎn)

為更好地將鋼花管注漿技術(shù)運(yùn)用于洱海流域狹窄巷道的管道施工中，本文提出以下施工質(zhì)量關(guān)鍵控制點(diǎn)：1)孔位垂直度偏差是否合格；2)檢查注漿壓力是否合格；3)檢查注漿效果是否合格。具體的施工工藝流程與關(guān)鍵控制點(diǎn)如圖1所示。

3.2 施工工藝

3.2.1前期準(zhǔn)備

1)測量放線：為保證支護(hù)開挖管道鋪設(shè)工作面，現(xiàn)場沿所鋪設(shè)管道軸線左右偏離700 mm在兩側(cè)放出注漿孔軸線，再按間距放出各個注漿孔位置，并對其進(jìn)行編號[3]；同時，為保證周圍房屋安全，現(xiàn)場布設(shè)沉降觀測點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。

2)設(shè)備、材料、人員進(jìn)場：2臺150鉆機(jī)進(jìn)場，根據(jù)線形擺好樁位，每臺配備1名機(jī)手、1名操作工；1臺焊機(jī)進(jìn)場進(jìn)行鋼花管注漿孔加工，配備2名操作工；2臺水泥制漿機(jī)、1臺壓漿泵進(jìn)場，配備2名操作工、1名注漿工；6 m鋼管共182根全部進(jìn)場，由于場地受限，水泥先期按設(shè)計(jì)要求采購一半。

3)現(xiàn)場部署：由于施工區(qū)域位于村道中，周圍房屋較多，致使區(qū)域上空電線密布，故在施工前安排電工進(jìn)行改線；同時，施工區(qū)域周圍多為生活區(qū)，故現(xiàn)場文明施工措施到位，及時安排車輛進(jìn)行泥漿外運(yùn)。

3.2.2鋼花管施工

1)注漿孔加工：首先，為便于將鋼花管更好地插入下層土體中，將鋼花管一端加工成錐形[4]，并用焊條將其緊密焊接在一起；其次，將鋼管沿圓周均勻分四份，用墨線彈線后，沿線每隔15 cm開設(shè)1個5 mm出漿孔，螺旋狀分布。

2)105鉆機(jī)，采用柴油動力，鉆進(jìn)時通過施加回轉(zhuǎn)力矩與軸壓力，使鉆頭作旋轉(zhuǎn)與進(jìn)給運(yùn)動，來切割土層。故鉆機(jī)配備3條管線：1根進(jìn)水管、2根出水管。1根出水管上鉆頭，配合鉆孔，同時可以在孔內(nèi)形成自身泥漿護(hù)壁；1根用于沖洗鉆頭，利用水壓對鉆頭內(nèi)泥土進(jìn)行沖洗。

3)由于注漿孔深為6 m，故采用三種鉆頭型號：0.4 m小鉆桿、1.4 m中鉆桿、3.2 m大鉆桿。小鉆桿用于破除路面，并在地層中引孔；待孔周圍無明顯變化，達(dá)到要求時，更換中、大鉆桿，循環(huán)鉆孔，直至達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。鉆進(jìn)過程中及時糾偏，每更換1根鉆桿，檢查一段，避免上部土層發(fā)生塌孔現(xiàn)象。

4)鉆孔完成后，進(jìn)行驗(yàn)孔：垂直度偏差不大于1%。待驗(yàn)孔完畢后，將加工完成的鋼管放入鉆好的孔位中。

3.2.3鋼花管注漿

1)注漿量確定[5]。

注漿量可按以下現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)公式確定：

Q=πR2×L×η×K1×K2

(1)

其中，Q為單孔漿液壓入量，m3；R為漿液擴(kuò)散半徑，m；L為有效注漿長度，m；η為巖體孔隙率，%；K1為注漿系數(shù)，取0.8；K2為泥漿損耗系數(shù)，取1.1。則Q=3.14×0.52×7.5×0.2×0.8×1.1=1.0 m3，而現(xiàn)場注漿量為200 kg/m3，大于計(jì)算所得，故說明該段土層較松散，利于鋼花管注漿。

2)采用制漿機(jī)進(jìn)行漿液制備，制備前為保證漿液質(zhì)量，對水泥進(jìn)行過篩；現(xiàn)有制漿機(jī)進(jìn)行粗拌，完成后，進(jìn)行過篩，再進(jìn)行制漿，確保漿液攪拌均勻?，F(xiàn)場注意用漿速度，須在漿液達(dá)到初凝前用完，隨攪隨用。

3)采用壓漿泵進(jìn)行壓漿，壓漿管采用高壓纏絲橡膠壓漿管，抗壓大于3 MPa，使用過程中保證壓漿接頭密閉，不漏漿、泄?jié){，綁設(shè)牢固，不脫落；同時，在注漿前，為使得鋼花管處于密閉空間內(nèi)，提前一晚對鋼管周圍用水泥進(jìn)行封堵；待一切準(zhǔn)備就緒后，進(jìn)行注漿，開始用清水或稀漿走孔，隨后進(jìn)行壓漿，控制壓漿壓力在0.8 MPa。

3.3 加強(qiáng)技術(shù)措施

1)鋼花管注漿開始前，進(jìn)行試鉆孔探明土層，若流砂現(xiàn)象較嚴(yán)重，再在水泥漿液中添加水玻璃，水玻璃濃度采用35或40波美比。

2)跟管、護(hù)筒：跟管(護(hù)筒)，施工過程中遇塌空需采用，現(xiàn)場備用護(hù)筒，長1 m～2 m。

3)泥漿質(zhì)量把控：現(xiàn)場采用泥漿比重計(jì)(婆梅式)進(jìn)行測量，比重=3×(1+水灰比)/(3×水灰比+1)=1.5。

4)壓降過程中注意壓力表和壓漿管情況，若出現(xiàn)壓力急劇上升或壓漿管劇烈抖動等現(xiàn)象，立即停止壓漿，并迅速打開回漿筏門，避免漏漿、爆管，壓漿結(jié)束時用濃漿封孔。根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況，一方面在已有的注漿壓力下，其漿液擴(kuò)散有效范圍為0.6 m～1.2 m；另一方面需要間隔多次注漿。

4 施工驗(yàn)證

4.1 施工質(zhì)量

通過在村道中運(yùn)用鋼花管注漿技術(shù)，探究出鋼花管注漿技術(shù)在洱海流域復(fù)雜地層狹窄巷道中的施工方式，在溝槽開挖過程中發(fā)現(xiàn)，基坑周圍土體空隙已被水泥漿填充，固結(jié)效果明顯，止水帷幕形成，開挖過程中未發(fā)現(xiàn)流砂、管涌等現(xiàn)象。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

管道鋪設(shè)長度45 m，管道埋深2.3 m～3.0 m，采用6 m支護(hù)。

1)6 m鋼板樁支護(hù)：采用包干的形式，每道路延米包干價為1萬元/m，共計(jì)45×1=45萬元，工期共計(jì)6 d。

2)6 m鋼花管注漿(勞務(wù)分包)：人工費(fèi)：60元/m×6 m×182根=6.55萬元，水泥+鋼管等材料費(fèi)：1.02×(0.2 t/m×6 m×500元/t+60元)×182=12.25萬元，共計(jì)18.8萬元，工期共計(jì)4 d。

綜上所述，鋼花管注漿不僅避免了大型機(jī)械進(jìn)出場地，也加快了施工進(jìn)度，提前了2 d工期，更減少了項(xiàng)目成本，創(chuàng)造了近20萬元的項(xiàng)目效益。經(jīng)工程實(shí)踐，鋼花管注漿技術(shù)可以有效地提高和改善流砂等復(fù)雜地質(zhì)的抗?jié)B能力，為類似工程提供一定借鑒。