高壓擺噴灌漿和壓密注漿技術(shù)在防洪影響處理施工中的應(yīng)用

俞慶平 朱帥堂 周 杰 朱明星

根據(jù)有關(guān)法律、法規(guī)的規(guī)定，建設(shè)跨河、穿河、臨河等工程應(yīng)當(dāng)符合防洪標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)造成河道堤防防洪、泄洪安全不利影響的，需要采取洪水影響處理工程措施補(bǔ)救，特別是穿河、穿堤管道從河底或堤基穿越，如引水管、石油、天然氣等施工期因管道與土的接觸面受到擾動(dòng)而發(fā)生變化，管道與其周?chē)馏w間將存在間隙，可能形成滲流通道，對(duì)堤防滲流穩(wěn)定不利；也可能會(huì)在管道外接觸面產(chǎn)生滲流發(fā)生滲透破壞，造成堤防等工程失穩(wěn)；同時(shí)高壓管道運(yùn)行時(shí)的工作壓力會(huì)有一定振動(dòng)，對(duì)河道、堤防安全有一定影響，管道也會(huì)產(chǎn)生不均勻沉陷而發(fā)生破壞。在安徽省安慶石化管道工程中為防止?jié)B漏等情況的發(fā)生，保證防洪工程安全，采取高壓擺噴灌漿和壓密注漿技術(shù)等措施進(jìn)行處理，收到了很好的效果，具體介紹如下。

一、工程概況

安慶石化管道工程自安慶首站起途徑合肥，到達(dá)淮南分輸泵站后分為兩條線：第一支線經(jīng)淮南，穿越淮河經(jīng)壽西湖，穿越潁河（潁上段和阜陽(yáng)段）；第二支線經(jīng)淮南城市圈堤和洛河洼行洪區(qū)，穿越窯河，經(jīng)黃蘇段、荊山湖行洪區(qū)至淮北大堤，穿渦河到達(dá)蚌埠油庫(kù)（新建）。工程主要內(nèi)容：對(duì)6 處水平定向鉆管道周?chē)钪嗤练罎B和管道出、入土點(diǎn)設(shè)鎮(zhèn)墩處理，對(duì)爬堤穿越蚌埠段淮北大堤管道工程采用堤防加培、護(hù)坡、防汛道路處理，對(duì)渦河、潁河兩岸采用高壓擺噴截滲墻和灌水泥粘土漿進(jìn)行處理。

二、具體設(shè)計(jì)指標(biāo)

1.截滲墻工程

在穿越河道堤防的輸油管道中心線兩側(cè)50m，計(jì)100m 范圍內(nèi)實(shí)施截滲墻防滲處理。成墻有效厚度不低于300mm，孔間距1.0m，根據(jù)具體的地質(zhì)條件，不同的堤段墻深不同，但是需要嵌入相對(duì)不透水層1.5m。

2.壓密注漿工程

自管道穿越堤身出入土點(diǎn)向大堤方向，在管道兩側(cè)進(jìn)行壓密注漿處理。在管道兩側(cè)各布置2 排，排距、孔距均為2m，注漿孔與管道管壁間距0.85m，與管道軸線平行布置。注漿范圍為管道上、下各1.5m。

三、施工準(zhǔn)備

1.明確工程情況

首先要熟悉施工圖紙，熟悉主體工程的設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收情況，熟悉管道的規(guī)格和主要施工方法，結(jié)合主體工程的檢測(cè)資料，初步掌握管道周邊土層擾動(dòng)情況，掌握管道實(shí)際施工完成后的實(shí)際位置與設(shè)計(jì)要求偏差，主要是管道軸線的水平位置與垂直位置的偏差。

2.管道探測(cè)

與業(yè)主協(xié)商委托第三方對(duì)管道埋設(shè)的位置進(jìn)行精確探測(cè)，并據(jù)此數(shù)據(jù)制定詳細(xì)的施工方案，特別是布孔方案，由于地下施工與設(shè)計(jì)的偏差可能會(huì)造成位置的變化和造價(jià)的變化，需慎重對(duì)待。

3.施工測(cè)量

抽調(diào)業(yè)務(wù)精干的測(cè)量專職人員，踏勘現(xiàn)場(chǎng)了解坐標(biāo)點(diǎn)位置，并選用經(jīng)過(guò)計(jì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)年檢合格的測(cè)量器具，做好工程開(kāi)工前施工放樣和孔口位置的布設(shè)，特別要注意管道附近左右上下的孔口位置布設(shè)，只有掌握管道埋設(shè)的精確位置，才能避免鉆壞管道，導(dǎo)致管道周邊處理不到位或安全事故的發(fā)生。

4.技術(shù)和管理措施

根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況制定相應(yīng)的技術(shù)和管理措施，根據(jù)這些措施改進(jìn)施工。對(duì)操作人員、技術(shù)人員、施工員和專職質(zhì)檢員進(jìn)行詳盡的技術(shù)質(zhì)量書(shū)面和口頭交底，使管理人員、操作人員心中有數(shù)，為確保質(zhì)量打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在施工中，通過(guò)操作人員自檢、質(zhì)檢員驗(yàn)收復(fù)核等程序嚴(yán)格把關(guān)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)整改。

四、高壓擺噴灌漿截滲墻施工

高噴防滲墻的施工方法、技術(shù)要求以及工程質(zhì)量檢查和驗(yàn)收嚴(yán)格按照《水利水電工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行，高噴施工前做好技術(shù)準(zhǔn)備工作，包括防滲墻地段地質(zhì)復(fù)勘工作、室內(nèi)漿液配合比試驗(yàn)以及現(xiàn)場(chǎng)高壓噴射注漿試驗(yàn)三大部分，根據(jù)設(shè)計(jì)的布孔方式、孔距和孔深，以及室內(nèi)試驗(yàn)選定的配合比進(jìn)行高壓噴射注漿工藝試驗(yàn)，確定現(xiàn)場(chǎng)施工的噴射流量、壓力、擺速和提升速度等工藝參數(shù)。

1.測(cè)量布孔

根據(jù)設(shè)計(jì)和管道埋設(shè)的實(shí)際位置，考慮鉆孔施工偏差因素，確定防滲墻鉆孔布置圖，用經(jīng)緯儀進(jìn)行孔位測(cè)量布孔，孔序標(biāo)志樁用堅(jiān)硬木樁，并在樁身用紅漆標(biāo)上醒目標(biāo)志。

2.鉆機(jī)就位

就位孔位偏差要求≤2cm。鉆機(jī)底座平整、牢固可靠，不得坐落在軟弱土層上，杜絕用石塊或鐵器支墊。鉆機(jī)就位后，用專用水平尺測(cè)定鉆機(jī)底盤(pán)的安裝水平，利用羅盤(pán)測(cè)定立軸垂直度，保證立軸在鉛直線上，保證天車(chē)、立軸、孔口成三點(diǎn)一線。鉆機(jī)找平后，調(diào)校鉆頭中心與孔位中心點(diǎn)的偏差在許可的范圍內(nèi)。

3.鉆進(jìn)

正常鉆進(jìn)時(shí)，不隨意改變鉆進(jìn)參數(shù)，以保證進(jìn)尺均勻；出現(xiàn)異常變化時(shí)，立即停鉆，請(qǐng)示當(dāng)班技術(shù)人員查找原因。鉆進(jìn)過(guò)程中防止孔斜或糊鉆、燒鉆。

4.泥漿護(hù)壁

造漿材料選用造漿率不小于10m3/t的優(yōu)質(zhì)商品粘土粉，使用前經(jīng)過(guò)水化浸泡，泥漿處理采用燒堿CMC、重晶石粉、腐植酸類(lèi)等泥漿處理劑，泥漿循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置按規(guī)程要求，同時(shí)加強(qiáng)廢漿的處置。

5.鉆孔質(zhì)量檢查

鉆孔質(zhì)量檢查是檢查其孔深、孔徑、孔斜、孔壁穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)孔深根據(jù)先導(dǎo)孔探查情況擬定，鉆孔孔深采用測(cè)校鉆桿深度來(lái)測(cè)量，且孔深大于設(shè)計(jì)深度0.3m，保證噴漿管能下孔底。在鉆進(jìn)結(jié)束自由提升鉆具時(shí)，根據(jù)有無(wú)阻擋現(xiàn)象來(lái)進(jìn)行判定孔壁穩(wěn)定性，用高精度測(cè)斜儀檢測(cè)孔口偏斜率，終孔的單孔偏斜率要求不超過(guò)0.6%，兩孔之間的相對(duì)偏斜率（相鄰兩孔偏斜率之和）不超過(guò)1%，否則要將不合格孔段填實(shí)重鉆或采取補(bǔ)孔加樁等措施。

6.下噴射管

臺(tái)車(chē)移至孔位后，在噴射注漿前檢查高壓設(shè)備和管路系統(tǒng)，檢查各部位噴頭并加以妥善保護(hù)，防止下管時(shí)噴嘴被堵，再將噴射管下至設(shè)計(jì)深度。

7.噴射灌漿

檢查噴射管下到設(shè)計(jì)深度后，先空載啟動(dòng)空壓機(jī)，待運(yùn)轉(zhuǎn)正常后再啟動(dòng)高壓泥漿泵，然后同時(shí)向孔內(nèi)送風(fēng)和水，使風(fēng)量和泵壓逐漸升高至規(guī)定值。風(fēng)水通暢后，再啟動(dòng)高壓泥漿泵空壓機(jī)、攪拌機(jī)等配套設(shè)備，將各項(xiàng)工藝參數(shù)調(diào)整到設(shè)計(jì)要求時(shí)開(kāi)始噴射水泥漿，水泥漿水灰比1∶1，高壓脈沖泵的工作壓力在20MPa 以上，自下而上形成高壓噴射灌漿截滲墻。

8.回灌

待噴射管提到設(shè)計(jì)高程后，噴射灌漿結(jié)束。由于漿液的析水作用，孔內(nèi)會(huì)有不同程度的收縮，使固體頂部出現(xiàn)凹陷，此時(shí)及時(shí)用水灰比0.6∶1進(jìn)行補(bǔ)灌，并注意防止其他鉆孔排出的泥土等雜物進(jìn)入。

9.沖洗及回填封堵

噴射灌漿完畢后，及時(shí)將各管路沖洗干凈，不留有殘碴，以防堵塞。噴灌結(jié)束后對(duì)未被漿液充填的部位采用粘土球回填封堵。

噴灌施工中，施工技術(shù)人員嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)格控制每一項(xiàng)施工參數(shù)，不同地層均達(dá)到相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求。遇有停電或機(jī)械故障而停止噴灌，待再進(jìn)行噴灌時(shí)，將噴灌管在停噴位置下落0.5m 后再繼續(xù)噴射提升，以確保噴灌板墻的連續(xù)性和密實(shí)性。

五、壓密注漿施工

1.注漿設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)

注漿材料：普通硅酸鹽水泥、水玻璃、澎潤(rùn)土及土料等。其中注漿土料和漿液物理力學(xué)性能參照《土壩壩體灌漿技術(shù)規(guī)范》的要求，制漿用不含過(guò)量雜質(zhì)的淡水。

漿液水灰比控制在0.5～0.6；漿液容重15～16kN/m3。漿液采用水泥、粉質(zhì)粘土漿，其中水泥的摻入量為10%。為了改善漿液性能，可摻入適量水玻璃，其摻入量約為水泥和土料總重量的0.5%～1.0%，也可摻入適量的澎潤(rùn)土。合理的摻入量宜通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。漿液初凝時(shí)間為0.55～2h。注漿壓力(指注漿管上端的孔口壓力)根據(jù)孔深可控制在0.2～0.4MPa，相應(yīng)孔深0～7m 時(shí)的設(shè)計(jì)注漿壓力為0.2MPa，孔深8～14m 時(shí)的設(shè)計(jì)注漿壓力為0.25～0.3MPa，孔深15～21m 時(shí)的設(shè)計(jì)注漿壓力為0.35～0.4MPa。以上孔深與注漿壓力的關(guān)系可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況加以調(diào)整，最大允許注漿壓力可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，但要確保堤防安全。注漿施工前應(yīng)做注漿試驗(yàn)，確定漿液的配合比、漿液稠度、注漿壓力、注漿次數(shù)、吃漿量等，試驗(yàn)孔不少于3 個(gè)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果修改注漿參數(shù)后方可進(jìn)行全面的施工。在管道四周空隙大的部位，應(yīng)適當(dāng)增加注漿量和提高注漿漿液稠度。

2.注漿施工

（1）施工單位施工前應(yīng)仔細(xì)對(duì)現(xiàn)有穿堤管道的實(shí)際位置進(jìn)行測(cè)量及核定，以確定注漿孔的范圍及布置，施工時(shí)應(yīng)確保管道的安全。

（2）注漿過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)密注意堤身或地面的位移，合理確定注漿的順序，采用適宜的注漿壓力，確保堤防施工期的安全。

（3）土料應(yīng)先在泥漿池內(nèi)浸泡數(shù)小時(shí)，攪拌成漿，用過(guò)濾篩清除大顆粒和雜物，再通過(guò)35 孔/cm2的過(guò)濾篩，按比率加入水泥攪拌均勻。

（4）注漿順序采用間隔跳孔注漿方式進(jìn)行，注漿時(shí)一般按3 序成孔旋灌，每孔采用分段灌注，注漿孔的垂直偏差應(yīng)小于1%且不得碰到穿堤管道，注漿流量一般為7～10L/min，不宜大于20L/min。

（5）注漿結(jié)束。在設(shè)計(jì)注漿壓力下，當(dāng)吸漿量小于0.2L/min 時(shí)，延續(xù)注漿30min 作為注漿完成的標(biāo)準(zhǔn)，注漿完成后，孔周?chē)鷿鉂{不再流動(dòng)時(shí)，將孔內(nèi)漿液取出，對(duì)堤身部分的注漿孔，用粘土球分層回填搗實(shí)，其余部位的注漿孔用漿液容重大于17kN/m3的稠漿封孔。

（6）注漿施工采用自動(dòng)流量和壓力記錄儀，做好注漿記錄，以便用于分析注漿效果等。中途發(fā)生地面冒漿應(yīng)立即停止注漿，分析冒漿原因。附近注漿孔封閉效果不好，要等待漿液凝固后重復(fù)注漿；灌注不進(jìn)的地層應(yīng)結(jié)束注漿。

（7）施工時(shí)要充填密實(shí)管道上、下方及兩側(cè)的孔隙，灌漿密實(shí)管道頂上方1m 和管道底下方1m 的土層，注漿孔灌注完成后要封堵密實(shí)。

六、結(jié)語(yǔ)

高壓擺噴灌漿和壓密注漿技術(shù)在安慶石化管道工程防洪影響處理施工中的應(yīng)用，為確保工程安全方面起到了很好的效果。同時(shí)施工周期短、造價(jià)低、見(jiàn)效快，改善了堤基、堤身的抗?jié)B性和穩(wěn)定性，達(dá)到了阻斷滲流通道。加之，對(duì)主體工程施工管道位置進(jìn)行了精確定位，防洪影響處理工程的實(shí)施進(jìn)一步提高了堤身、堤基密實(shí)度，消除了堤身的內(nèi)部隱患，圓滿完成防滲工程處理工作，確保了防滲除險(xiǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)■