跨河道穿管防渗处理方案

1、工程概况　　德清县洛舍镇饮水工程苕溪大桥北侧牵引管工程是武康至洛舍饮水工程（二期）的重要组成部分，该工程起点连接已经施工完毕的武康―洛舍工业园区输水管道工程DN600管，终点为洛舍镇自来水厂，管径DN600，管道总长5464米。管道需穿越导流港，设计采用定向牵引方式过河。　　根据施工方案管道牵引的水平长度为527米，其中穿越导流港约135米，导流港西岸穿越西堤以及鱼塘约87米，东岸穿越导流港东大堤以及鱼塘及沼泽地约305米。采用ZT-80水平定向钻机进行水平定向牵引施工，穿堤管材采用为PE100（1.6MPa）DN600管。施工过程分为钻进导向孔、回扩、回拖管道。导向孔回扩后终孔孔径一般应为管线外径的1.2～1.5倍，该工程终孔孔径为800毫米，DN600管材外径为630毫米。　　2、对堤防安全的影响　　由于牵引管工程施工的技术原因，牵引管管壁与导向孔孔壁间势必存在一定的间隙，由于间隙的存在，若不加以处理将会使得堤防的安全存在一定的隐患，主要隐患有以下几点：　　（1）施工过程中发生暴雨及流域洪水

土工膜是一种以高分子聚合物为基本原料的防水阻隔型材料。主要分为： 低密度聚乙烯LDPE土工膜、高密度聚乙烯HDPE土工膜和EVA土工膜。1.幅宽、厚度规格齐全。2.具有优良的耐环境应力开裂性能及优良的耐化学腐蚀性能。3.优良的耐化学腐蚀性能。4.具有较大的使用温度范围和较长的使用寿命。5.使用于垃圾填埋场、尾矿储存场、渠道防渗、堤坝防渗及地铁工程等。

时，导向孔可能出现局部塌孔，引起导流港内径流倒灌入导向孔内，并沿导向孔穿过导流港两岸堤防，引起堤防内侧管道沿线出现管涌、滑坡、裂缝等险情；　　（2）施工及运行过程中由于导向孔与管材外壁间存在间隙，导流港河道段的导向孔可能出现局部塌孔或渗漏，引起导流港内径流倒灌入导向孔内，并沿导向孔穿过导流港两岸堤防，引起堤防管涌、沉降、裂缝等险情；　　（3）运行期管道发生意外事故，引起导流大堤险情等。　　3、防渗处理方案　　（1）加深牵引管的埋置深度　　加深牵引管在河底段的埋置深度，以增加垂直渗透的渗径长度，增强防渗能力。管道埋置深度按管道中心距河底不小于8.3米进行控制，即河底段管道中心标高为-13.10米，导向孔顶高程为-12.70米，导向孔底高程为-13.50米。　　根据导流东大堤工程地勘资料，本地段Ⅻ层粉质粘土夹碎石、粉土层以上的土层为粘土、粉质粘土、淤泥质土，均适合牵引管施工，Ⅻ层出露面高程在-15.16～-16.26米，因此设计增加导向孔埋置深度不影响牵引管及导向孔成孔的施工。　　由于两岸堤防为已建堤防，本工程施工范围不在堤防及其保护范围内，因此堤防自身的渗流稳定能够满足原设计要求，本次不再做复核。由于牵引管需在河底通过，而导向孔与管材间存在一定间隙，虽经过回填注浆，但计算时暂不考虑回填注浆的效果，将导向孔作为贯通的管道，因此导向孔埋深需要满足洪水期间垂直渗流稳定，并对此进行复核。　　周边条件：设计最高洪水位5.16米，牵引管出口处高程0.82米（西岸），1.405米（东岸），所以水头差为4.34米（西岸），3.755米（东岸）。渗透长度为7.9米。　　计算方法：根据达西定律，J=Δh/L，确定设计渗流水力坡降J，与允许出逸渗流坡降值进行比较。　　计算结果：计算得设计渗流水力坡降J=4.34/7.9=0.55　　参照相应设计规范中出口段允许出逸渗流坡降值，软粘土为0.60～0.70， 设计渗流水力坡降J<允许出逸渗流坡降值。因此管道埋置深度按管道中心距河底不小于8.3米进行控制，施工期间河底垂直渗流稳定能够确保安全。　　（2）导向孔的护壁措施　　施工方案中已考虑在钻进液中添加膨润土和聚合物，以改善泥浆的性能，在导向孔成孔过程中起到护壁的作用。　　施工过程中应加强导向孔及回扩孔的孔径检测，一旦出现局部塌孔，应采取措施，调整护壁泥浆的成分比例，加强导向孔护壁，以避免出现河道内径流倒灌入导向孔。　　（3）导向孔与管材间回填注浆　　为减少导向孔与管材外壁间存在间隙，采用膨润土浆液注浆，同时起到回填注浆及防渗注浆的作用。因导向孔钻进液中是添加膨润土，回填注浆若采用传统工艺的水泥浆回填，容易因多种材质不同使得回填浆的结合性较差，对渗漏无法起到明显的改善作用；而且由于本工程的注浆较为特殊，管线长度很长（200～300米），采用水泥浆液易发生堵管；因此确定采用钠基膨润土浆液注浆。　　钠基膨润土浆液作为一种堵漏用注浆材料，在水合作用下，一般可以膨胀到干燥时体积的 10～15 倍，防水功能能够得到保证；其使用成本也低于聚氨酯等其它化学注浆材料； 注浆时不需要对结构进行过多开凿，对已完工建筑的堵漏作相对简单；一旦注浆完成，膨润土浆液将凝结在一起，并会保持一定的柔韧性。　　膨润土注浆施工工艺：　　a.布置注浆管　　由于工程的特殊性，注浆管采用PE80（1.0MPa）DN40mm管材，热熔连接，注浆管固定在DN600穿堤管两侧，跟随穿堤管一同拖回。注浆管共四根，左岸注浆管两根，长度240米，右岸注浆管两根，长度285米，施工单位可根据施工需要对两岸注浆管长度做适当调整。注浆管端部采用有效的封堵措施，减少泥浆堵塞注浆管的几率。详见附图-02、03、04。　　待DN600穿堤管拉到设计位置后卸下拉管头，并将穿堤管固定，采用送浆软管分别连接注浆泵与注浆嘴，注浆嘴插入注浆管内，务必使两头连接牢固。　　b.加水搅拌　　按每22.6公斤的钠基膨润土注浆粉加入53 升清水的比例配置浆液，并搅拌3～5分钟，直至浆液中没有粉块且浆液均匀为止。建议使用专业的设备进行搅拌，搅拌均匀后置于储浆罐中，开始注浆。　　c.注浆施工　　左右岸同时进行注浆，以0.5～0.6MPa的压力泵送浆液至注浆管内，当注浆压力保持在0.5～0.6Mpa而不回落时停止注浆，并将注浆管抽出3～5米长度（具体可根据停止注浆时的注浆量进行调整），再开始注浆，如此循环，直至注浆管距导向孔出入口10～20米范围时，逐步降低注浆压力进行注浆，并最终全部拔出注浆管。导向孔端部可采用粘土或者混凝土进行封闭。　　d.注意事项　　由于本注浆方案较为特殊，建议施工前对注浆管、注浆泵、注浆压力等进行试验，或在施工中加强检测，及时调整注浆压力及浆液流量等。膨润土浆液较为粘稠，注浆泵应选用能够满足泵送粘稠浆液的。为避免浆液凝固造成注浆管无法拔出，注浆应连续进行。若注浆中断超过45分钟，需要及时将注浆管拔离已注浆范围，并用清水清洗注浆泵，以防治浆液凝固影响注浆质量。　　（4）出入口导滤体　　在牵引管及注浆施工完毕后，导向孔的出入口紧靠阀门井的临河侧位置采用土工布、粗砂、碎石、块石分层填筑成导滤体，防止沿导向孔出现渗漏时水流携带泥沙形成管涌。　　在阀门井临河侧段开挖形成导滤体施工断面，开挖边坡根据现场出露土层情况确定，一般不陡于1：1.5。导滤体底部顺管长方向长度3米，底宽2米，开挖出露土层面自下而上为：铺设300g/m2土工布一层，50厘米厚粗砂垫层，50厘米厚碎石垫层，面层块石或塘渣镇压。　　4、结语　　跨河道穿管的防渗方案需要注意问题主要是管道的埋置深度、导向孔的回填注浆以及出入口的导滤体设置，德清县洛舍镇饮水工程苕溪大桥北侧牵引管在采取上述防渗处理措施后，未发生渗漏现象，防渗方案合理有效。　　作者简介：卞学昌（1962～），男，浙江省湖州市德清县人，工程师，从事农村水利工程管理建设。　　参考文献　　[1]何人凯，虞晓峰.化学灌浆技术在水利工程伸缩缝防渗处理中的应用――以四格排灌站为例[J].浙江水利科技.2013（3）：92-93.　　[2]吴红燕.河道堤防工程透水堤基防渗处理[J].水利科技.2011（2）：40-41.