袁莊水廠定向鉆穿堤冒漿成因分析及處理措施

孫成坤 王 松 張春林

（安徽省淮河河道管理局 蚌埠 233000）

1 引言

新建的袁莊水廠位于袁莊鎮珠江東路與賀疃路交叉口東南角，取水水源為淮河，取水口設在淮河上六坊堤北汊的潘集區架河鄉楊集陶圩自然村，在陶溝涵下游約0.5km處，對應淮北大堤樁號59+270m。取水管道施工采用定向鉆工藝自取水頭部入土至淮北大堤堤內泵房出土，管道基本按照設計高程穿越淮北大堤堤基。

2 定向鉆施工簡介

采用水平定向鉆穿越技術進行管線穿越施工，其工作過程是通過計算機控制進行導向和探測，先鉆出一個與設計曲線相同的導向孔，然后再將導向孔擴大，把產品管線回拖到擴大了的導向孔中，完成管線穿越的施工過程。

2.1 鉆機被安裝在入土點一側，從入土點開始，沿著設計好的線路，鉆一條從入土點到出土點的曲線，作為預擴孔和回拖管線的引導曲線。

2.2 在鉆導向孔階段，鉆出的孔往往小于回拖管線的直徑，為了使鉆出的孔徑達到回拖管線直徑的1.3～1.5倍，需要用擴孔器從出土點開始向入土點將導向孔擴大至要求的直徑。

2.3 經過預擴孔，達到了回拖要求之后，將鉆桿、擴孔器、回拖活節和被安裝管線依次連接好，從出土點開始，一邊擴孔一邊將管線回拖至入土點為止。

3 取水管道穿堤過程中出現的問題

袁莊水廠取水管道為兩根DN800PE管，單根長321.20m，采用FKW50定向鉆施工，入土點位于淮河灘地距離取水口約53m處，出土點位于淮北大堤堤內側泵房處。

定向鉆施工第一根管道于3月8日開始導向，3月19日完成第一根的擴孔及清孔工作（此時無冒漿現象）。3月20晚8時完成拖管施工，在拖管施工過程中，于淮北大堤迎水側護堤地內，距堤腳約20m處出現冒漿現象。

第二根管道工程施工于3月25日開始導向，4月4日完成第二根的擴孔及清孔工作（此時無冒漿現象）。4月6日晚7時30分完成拖管施工，拖管過程中在第一根管道施工冒漿位置附近再次出現冒漿現象。溢出泥漿含砂量一般5%～10%,最大有15%。二次冒漿總量約為20m3。

4 冒漿成因分析

4.1 工藝原因：定向鉆穿堤產生冒漿的原因主要在于實施鉆進、固壁等工藝要求的注漿壓力約70～80m水頭，冒漿處地面高程約21.5m，管道頂高程14.5m，覆土厚度7m，漿液壓力大于其上的水的自重和土壤的自重（地下水位以下的土應取浮重度）之和,因此只要注漿維持一定的時間,漿液首先從稍微薄弱的地表冒出是必然的。如冒漿地點距堤腳約20m，周邊栽有成材的防浪柳樹，其根系較為發達，深入地表以下數米，形成一定的“裂隙”，壓力較大的漿液很容易從裂隙中冒出。

4.2 地質原因：從地質資料看，在堤防附近管道穿過的土層為粉砂、極細砂、細砂和中砂，屬微至中等液化土層，受擾動后強度降低易塌落。由于多次擴孔，每次擴孔注入的高壓循環漿液帶走大量砂粒土體，使砂層成孔幾何尺寸過大，導致上部土體塌落，覆蓋層土體變得薄弱，高壓漿液使淺覆蓋層土體向上隆起，土體結構平衡遭到破壞，漿液沿土體縫隙向地表涌出。

5 加固處理措施

由于冒漿位置距離堤防很近，且汛期臨近，為防止該段堤防汛期出現堤基滲漏等險情，應急除險方案研討會提出如下處理措施：

首先對冒漿處已破壞的地表覆蓋土層進行換填粘土處理，即將破壞的覆蓋層進行清除，再用粘土進行回填。換土范圍為管道軸線上下游20m，截滲墻墻前30m。換土深度為2m，開挖邊坡比為1∶3?；靥钔粮叱虨樵袨┑馗叱獭?/p>

其次結合堤基截滲墻、管道周邊壓密注漿等處理措施對堤防進行加固。具體方案為：

（1）頂管穿堤段采用高壓擺噴截滲墻，墻體布置于堤頂迎水側。墻底伸入管底不小于5m，底高程為8.7m左右，墻頂高程為27.00m（即堤頂高程）。截滲墻順堤向長度60m，兩根取水管之間的中心線上、下游各30m。防滲板墻采用擺噴對接結構形式，三管法分序施工，高壓擺噴成墻，擺角30°，孔距1.50m，墻厚300mm。

（2）為防止取水管管壁周圍出現空隙，對截滲墻前后管壁周圍土體進行壓密注漿，漿液為水泥粘土漿。注漿方式為管道外側軸向注漿和沿取水管軸線管道和周圍土體空隙注漿。注漿孔沿取水管兩側共布置8排，排距、孔距均為2m，與取水管軸線垂直布置，注漿范圍為管上、下各約1.5m，共3.8m，長度為以截滲墻為起點，迎水側100m背水側50m，共150m。注漿孔共675孔，總進尺2700m。

6 建議

定向鉆穿越施工較以往大開挖、頂管施工具有施工簡便、快捷，定位誤差小，對周邊環境影響小等諸多優點，目前被廣泛使用。但由于地質勘探等資料不詳，可能造成施鉆導向孔失敗和冒漿等問題，在穿越堤防時會對防洪安全造成較大危害。為此，要避免定向鉆穿堤施工過程中可能發生冒漿、坍塌等現象,需要做好施工前期準備工作，加強勘探、設計、施工等參建單位協作與溝通,在掌握大量詳實的地質勘探資料基礎上，針對不同地層土體制定不同的漿液配比、壓力指標、頂進速度等施工方案。同時要加強施工現場監管，尤其對于管道穿堤工程等隱蔽工程施工要布點觀測，及時巡查，做到及時發現、及時報告、及時處理，以確保防洪工程運行安全