徐 海 波

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

0 引言

管道頂管是一項(xiàng)非開挖掘進(jìn)式管道鋪設(shè)的施工技術(shù)，具有不影響周圍環(huán)境或者影響較小、施工場(chǎng)地小、噪聲小、能夠深入地下作用等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)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(shè)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(duì)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(huì)產(chǎn)生一定孔隙，當(dāng)管道進(jìn)入河道，河水會(huì)沿著頂管外的孔隙形成滲漏通道，進(jìn)而影響堤防防滲效果，甚至產(chǎn)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(duì)管道四周進(jìn)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(píng)價(jià)該項(xiàng)隱蔽工程的建設(shè)質(zhì)量是水利工程質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)研究的重點(diǎn)。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(zhì)量檢測(cè)的技術(shù)方法和評(píng)價(jià)方法。

1 工程概況

某電廠以淮河為取水水源，取水沿線長(zhǎng)度15.2 km，最大取水流量0.92 m3/s。取水工程設(shè)計(jì)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(diǎn)，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(jìn)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(nèi)側(cè)約地面以下15.0 m～10.5 m，堤外側(cè)覆土15.0 m～3.8 m。為防止沿引水管管壁產(chǎn)生接觸滲漏，截?cái)嗟袒绊憛^(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(yù)設(shè)的壓漿孔，從管內(nèi)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(shè)一圈水泥漿土環(huán)帶。

2 質(zhì)量檢測(cè)方法

根據(jù)管道四周壓密注漿的施工工藝和目標(biāo)，主要從注漿體滲透系數(shù)、密實(shí)度和水泥膠結(jié)情況等方面評(píng)價(jià)管壁周圍注漿效果[3]。檢測(cè)方法與效果評(píng)價(jià)如下：1)鉆探取芯，頂管深度范圍內(nèi)取原狀樣，檢查頂管施工中管壁周圍注漿效果，注漿體密實(shí)度和水泥膠結(jié)情況等；2)對(duì)取得的土樣進(jìn)行室內(nèi)滲透試驗(yàn)，測(cè)定各土層的滲透系數(shù)；3)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鉆孔注水試驗(yàn)，測(cè)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(duì)比分析并評(píng)價(jià)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(nèi)的堤身迎、背水側(cè)布置鉆孔，通過對(duì)所取芯樣判別、試驗(yàn)，掌握該段的土層結(jié)構(gòu)以及查看漿液與土層結(jié)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(zhì)壤土組成，可塑，含植物根莖；為堤身填土。

②重粉質(zhì)砂壤土：灰黃～黃褐色，濕，稍密，夾粉質(zhì)粘土。

③淤泥質(zhì)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(zhì)土結(jié)合較好。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)

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

注水試驗(yàn)按照SL 345—2007水利水電工程注水試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行。試驗(yàn)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(jìn)水。檢測(cè)時(shí)地下水位為18.28 m。

鉆孔注水試驗(yàn)滲透系數(shù)計(jì)算公式如下：

(1)

其中，k為試驗(yàn)土層的滲透系數(shù)，cm/s；t1,t2為注水試驗(yàn)?zāi)骋粫r(shí)刻的試驗(yàn)時(shí)間，min；H1,H2為在試驗(yàn)時(shí)間t1,t2時(shí)的試驗(yàn)水頭，cm；r為套管內(nèi)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(jí)均為同一個(gè)數(shù)量級(jí)i×10-6，管道壓密灌漿處理區(qū)滲透系數(shù)略小于未擾動(dòng)的天然土層滲透系數(shù)。

2.3 室內(nèi)滲透試驗(yàn)

室內(nèi)采用變水頭法對(duì)壓密注漿處理區(qū)和非處理區(qū)所取土樣進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)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(cè)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(yàn)時(shí)，將玻璃管充水至需要高度后，開動(dòng)秒表，測(cè)記起始水頭差Δh1，經(jīng)時(shí)間t后，再測(cè)記終了水頭差Δh2，通過建立瞬時(shí)達(dá)西定律，推出滲透系數(shù)k的表達(dá)式。

表1 鉆孔現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)成果表

表2 室內(nèi)滲透試驗(yàn)成果匯總表

變水頭試驗(yàn)滲透系數(shù)計(jì)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(shí)水頭差，cm;Δh2為終了時(shí)水頭差，cm;A為試樣的斷面面積，cm2;t為時(shí)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(píng)價(jià)

頂管管道四周壓密注漿主要截?cái)嗟袒绊憛^(qū)滲漏通道，防止沿引水管管壁產(chǎn)生接觸滲漏。為此主要從是否存在灌漿漿液，對(duì)比灌漿前后的土體的滲透系數(shù)等方面來評(píng)價(jià)頂管管道四周壓密注漿的效果。

鉆孔取芯結(jié)果顯示，頂管管道四周土體中存在漿液，且與土體結(jié)合較好。

鉆孔注水試驗(yàn)表明，處理區(qū)與非處理區(qū)的滲透系數(shù)數(shù)量級(jí)均為同一個(gè)數(shù)量級(jí)i×10-6，且處理區(qū)滲透系數(shù)略小于未擾動(dòng)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(shí)了頂管管道壓密注漿工程具有較好的實(shí)施效果。

不同深度土體的室內(nèi)滲透試驗(yàn)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(dá)到了截滲的目的。

4 結(jié)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(zhì)量檢測(cè)技術(shù)和效果評(píng)價(jià)方法，主要結(jié)論如下：

1)鉆孔取芯直觀證實(shí)了頂管管道四周土體中存在漿液，且與土體結(jié)合較好。

2)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔注水試驗(yàn)結(jié)果與不同深度土體的室內(nèi)滲透試驗(yàn)結(jié)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(jí)均為同一個(gè)數(shù)量級(jí)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(dá)到了處理前土體的防滲能力，證實(shí)了頂管管道壓密注漿工程具有較好的實(shí)施效果。

3)證實(shí)了采用鉆孔取芯、現(xiàn)場(chǎng)鉆孔注水試驗(yàn)、室內(nèi)滲透試驗(yàn)評(píng)價(jià)頂管管道四周壓密注漿防滲工程質(zhì)量的可行性。