談頂管管道四周壓密注漿防滲工程質量檢測★

徐 海 波

(1.安徽省(水利部淮河水利委員會)水利科學研究院，安徽 蚌埠 233000； 2.安徽省建筑工程質量監(jiān)督檢測站，安徽 合肥 231000)

0 引言

管道頂管是一項非開挖掘進式管道鋪設的施工技術，具有不影響周圍環(huán)境或者影響較小、施工場地小、噪聲小、能夠深入地下作用等優(yōu)點，被廣泛應用于城市地下給排水管道、天然氣石油管道、通訊電纜等工程。近年來，隨著電廠建設日趨增多，電廠供水線路穿越堤防的工程越來越多。為盡量減少取水工程施工對堤防防洪、安全的影響，電廠取水工程采用管道頂管施工方式逐步增多。管道頂管施工過程中，由于施工工藝的影響，管道壁與土體周圍會產生一定孔隙，當管道進入河道，河水會沿著頂管外的孔隙形成滲漏通道，進而影響堤防防滲效果，甚至產生安全事故[1,2]。因此，管道頂管施工過程中需采用壓密注漿等措施對管道四周進行防滲處理。

頂管管道四周壓密注漿防滲工程屬于隱蔽工程，如何客觀評價該項隱蔽工程的建設質量是水利工程質量檢測技術研究的重點。本文根據(jù)某電廠取水口工程，分析頂管管道四周壓密注漿防滲工程質量檢測的技術方法和評價方法。

1 工程概況

某電廠以淮河為取水水源，取水沿線長度15.2 km，最大取水流量0.92 m3/s。取水工程設計引水管采用2根DN1 400鋼管，兩管中心距7.8 m，管線與淮河大堤堤防斜交。根據(jù)電廠取水管工程的環(huán)境特點，取水管施工由頂管和水下淺埋沉管兩部分組成。泵房的前進水池(即頂管工作井)至大堤外段的引水管采用頂管法施工，該段的引水管上部覆土較厚，堤內側約地面以下15.0 m～10.5 m，堤外側覆土15.0 m～3.8 m。為防止沿引水管管壁產生接觸滲漏，截斷堤基影響區(qū)滲漏通道，該段堤身(基)采用高壓旋噴截滲墻和管道四周壓密注漿堤基兩種防滲處理方法。

管道四周壓密注漿施工工藝是通過管節(jié)預設的壓漿孔，從管內向管外注漿，形成承受土體徑向力作用的環(huán)形水泥漿土套環(huán)，每間隔5 m～6 m設一圈水泥漿土環(huán)帶。

2 質量檢測方法

根據(jù)管道四周壓密注漿的施工工藝和目標，主要從注漿體滲透系數(shù)、密實度和水泥膠結情況等方面評價管壁周圍注漿效果[3]。檢測方法與效果評價如下：1)鉆探取芯，頂管深度范圍內取原狀樣，檢查頂管施工中管壁周圍注漿效果，注漿體密實度和水泥膠結情況等；2)對取得的土樣進行室內滲透試驗，測定各土層的滲透系數(shù)；3)現(xiàn)場進行鉆孔注水試驗，測定土層的滲透系數(shù)；4)查明處理區(qū)與非處理區(qū)土層的滲透系數(shù)，對比分析并評價壓密注漿體的抗?jié)B性能。

2.1 鉆孔取芯

在壓密注漿范圍內的堤身迎、背水側布置鉆孔，通過對所取芯樣判別、試驗，掌握該段的土層結構以及查看漿液與土層結合情況。根據(jù)鉆孔情況，土層自上而下分述如下：

①填土：黃褐色，主要由輕粉質壤土組成，可塑，含植物根莖；為堤身填土。

②重粉質砂壤土：灰黃～黃褐色，濕，稍密，夾粉質粘土。

③淤泥質土：深灰、灰綠色，軟～可塑，夾粉土薄層，本層未揭穿。在位于頂管附近的芯樣中發(fā)現(xiàn)有灰白色的漿脈，與淤泥質土結合較好。

2.2 現(xiàn)場注水試驗

頂管施工時，頂管外側四周土層將受影響并擾動，為查明受擾動土體在通過壓密注漿后的防滲效果，分別對頂管外側附近(灌漿處理區(qū))鉆孔(共8孔)和距離頂管相對較遠(天然土層，非灌漿處理區(qū))鉆孔(共2孔)分別進行現(xiàn)場鉆孔注水試驗。

注水試驗按照SL 345—2007水利水電工程注水試驗規(guī)程進行。試驗方法為鉆孔降水頭，試段位于地下水位以下，鉆孔套管下至孔底，孔底進水。檢測時地下水位為18.28 m。

鉆孔注水試驗滲透系數(shù)計算公式如下：

(1)

其中，k為試驗土層的滲透系數(shù)，cm/s；t1,t2為注水試驗某一時刻的試驗時間，min；H1,H2為在試驗時間t1,t2時的試驗水頭，cm；r為套管內半徑，cm；A為形狀系數(shù)，cm。

根據(jù)表1可知，壓密注漿的處理區(qū)和非處理區(qū)土體的滲透系數(shù)數(shù)量級均為同一個數(shù)量級i×10-6，管道壓密灌漿處理區(qū)滲透系數(shù)略小于未擾動的天然土層滲透系數(shù)。

2.3 室內滲透試驗

室內采用變水頭法對壓密注漿處理區(qū)和非處理區(qū)所取土樣進行試驗，測定不同區(qū)域土體的滲透系數(shù)，判別處理后的效果。

變水頭法測定滲透系數(shù)，水從一根直立的帶有刻度的玻璃管和U形管自下而上流經(jīng)土樣。試驗時，將玻璃管充水至需要高度后，開動秒表，測記起始水頭差Δh1，經(jīng)時間t后，再測記終了水頭差Δh2，通過建立瞬時達西定律，推出滲透系數(shù)k的表達式。

表1 鉆孔現(xiàn)場注水試驗成果表

表2 室內滲透試驗成果匯總表

變水頭試驗滲透系數(shù)計算公式如下：

k=2.3(aL/At)log(Δh1/Δh2)

(2)

其中，a為變水頭管截面面積，cm2;L為滲徑，cm;Δh1為開始時水頭差，cm;Δh2為終了時水頭差，cm;A為試樣的斷面面積，cm2;t為時間，s。

根據(jù)表2可知，非處理區(qū)土體的滲透系數(shù)為1.06×10-6cm/s～5.43×10-6cm/s，處理區(qū)滲透系數(shù)為1.01×10-6cm/s～3.49×10-6cm/s。處理區(qū)和非處理區(qū)滲透系數(shù)基本相同，且處理區(qū)經(jīng)過壓密注漿后其土層更加均勻，平均滲透系數(shù)小于非處理區(qū)。

3 效果評價

頂管管道四周壓密注漿主要截斷堤基影響區(qū)滲漏通道，防止沿引水管管壁產生接觸滲漏。為此主要從是否存在灌漿漿液，對比灌漿前后的土體的滲透系數(shù)等方面來評價頂管管道四周壓密注漿的效果。

鉆孔取芯結果顯示，頂管管道四周土體中存在漿液，且與土體結合較好。

鉆孔注水試驗表明，處理區(qū)與非處理區(qū)的滲透系數(shù)數(shù)量級均為同一個數(shù)量級i×10-6，且處理區(qū)滲透系數(shù)略小于未擾動的天然土層滲透系數(shù)，說明壓密注漿后的土體的防滲能力與未處理土體的防滲能力基本相同，證實了頂管管道壓密注漿工程具有較好的實施效果。

不同深度土體的室內滲透試驗表明，處理區(qū)的與非處理區(qū)的土體的滲透系數(shù)基本相同，且處理區(qū)經(jīng)過壓密注漿后其土層更加均勻，平均滲透系數(shù)小于非處理區(qū)，說明頂管管道壓密注漿較均勻，且達到了截滲的目的。

4 結語

本文通過某電廠頂管管道四周壓密注漿防滲工程，分析了頂管管道四周壓密注漿防滲工程的質量檢測技術和效果評價方法，主要結論如下：

1)鉆孔取芯直觀證實了頂管管道四周土體中存在漿液，且與土體結合較好。

2)現(xiàn)場鉆孔注水試驗結果與不同深度土體的室內滲透試驗結果相一致，即處理區(qū)與非處理區(qū)的滲透系數(shù)數(shù)量級均為同一個數(shù)量級i×10-6cm/s，處理區(qū)經(jīng)過壓密注漿后其土層更加均勻，說明壓密注漿后的土體的防滲能力達到了處理前土體的防滲能力，證實了頂管管道壓密注漿工程具有較好的實施效果。

3)證實了采用鉆孔取芯、現(xiàn)場鉆孔注水試驗、室內滲透試驗評價頂管管道四周壓密注漿防滲工程質量的可行性。