淺談跨河道穿管防滲處理方案

1、工程概況

德清縣洛舍鎮飲水工程苕溪大橋北側牽引管工程是武康至洛舍飲水工程（二期）的重要組成部分，該工程起點連接已經施工完畢的武康—洛舍工業園區輸水管道工程DN600管，終點為洛舍鎮自來水廠，管徑DN600，管道總長5464米。管道需穿越導流港，設計采用定向牽引方式過河。

根據施工方案管道牽引的水平長度為527米，其中穿越導流港約135米，導流港西岸穿越西堤以及魚塘約87米，東岸穿越導流港東大堤以及魚塘及沼澤地約305米。采用ZT-80水平定向鉆機進行水平定向牽引施工，穿堤管材采用為PE100（1.6MPa）DN600管。施工過程分為鉆進導向孔、回擴、回拖管道。導向孔回擴后終孔孔徑一般應為管線外徑的1.2～1.5倍，該工程終孔孔徑為800毫米，DN600管材外徑為630毫米。

2、對堤防安全的影響

由于牽引管工程施工的技術原因，牽引管管壁與導向孔孔壁間勢必存在一定的間隙，由于間隙的存在，若不加以處理將會使得堤防的安全存在一定的隱患，主要隱患有以下幾點：

（1）施工過程中發生暴雨及流域洪水時，導向孔可能出現局部塌孔，引起導流港內徑流倒灌入導向孔內，并沿導向孔穿過導流港兩岸堤防，引起堤防內側管道沿線出現管涌、滑坡、裂縫等險情；

（2）施工及運行過程中由于導向孔與管材外壁間存在間隙，導流港河道段的導向孔可能出現局部塌孔或滲漏，引起導流港內徑流倒灌入導向孔內，并沿導向孔穿過導流港兩岸堤防，引起堤防管涌、沉降、裂縫等險情；

（3）運行期管道發生意外事故，引起導流大堤險情等。

3、防滲處理方案

（1）加深牽引管的埋置深度

加深牽引管在河底段的埋置深度，以增加垂直滲透的滲徑長度，增強防滲能力。管道埋置深度按管道中心距河底不小于8.3米進行控制，即河底段管道中心標高為-13.10米，導向孔頂高程為-12.70米，導向孔底高程為-13.50米。

根據導流東大堤工程地勘資料，本地段Ⅻ層粉質粘土夾碎石、粉土層以上的土層為粘土、粉質粘土、淤泥質土，均適合牽引管施工，Ⅻ層出露面高程在-15.16～-16.26米，因此設計增加導向孔埋置深度不影響牽引管及導向孔成孔的施工。

由于兩岸堤防為已建堤防，本工程施工范圍不在堤防及其保護范圍內，因此堤防自身的滲流穩定能夠滿足原設計要求，本次不再做復核。由于牽引管需在河底通過，而導向孔與管材間存在一定間隙，雖經過回填注漿，但計算時暫不考慮回填注漿的效果，將導向孔作為貫通的管道，因此導向孔埋深需要滿足洪水期間垂直滲流穩定，并對此進行復核。

周邊條件：設計最高洪水位5.16米，牽引管出口處高程0.82米（西岸），1.405米（東岸），所以水頭差為4.34米（西岸），3.755米（東岸）。滲透長度為7.9米。

計算方法：根據達西定律，J=Δh/L，確定設計滲流水力坡降J，與允許出逸滲流坡降值進行比較。

計算結果：計算得設計滲流水力坡降J=4.34/7.9=0.55

參照相應設計規范中出口段允許出逸滲流坡降值，軟粘土為0.60～0.70， 設計滲流水力坡降J<允許出逸滲流坡降值。因此管道埋置深度按管道中心距河底不小于8.3米進行控制，施工期間河底垂直滲流穩定能夠確保安全。

（2）導向孔的護壁措施

施工方案中已考慮在鉆進液中添加膨潤土和聚合物，以改善泥漿的性能，在導向孔成孔過程中起到護壁的作用。

施工過程中應加強導向孔及回擴孔的孔徑檢測，一旦出現局部塌孔，應采取措施，調整護壁泥漿的成分比例，加強導向孔護壁，以避免出現河道內徑流倒灌入導向孔。

（3）導向孔與管材間回填注漿

為減少導向孔與管材外壁間存在間隙，采用膨潤土漿液注漿，同時起到回填注漿及防滲注漿的作用。因導向孔鉆進液中是添加膨潤土，回填注漿若采用傳統工藝的水泥漿回填，容易因多種材質不同使得回填漿的結合性較差，對滲漏無法起到明顯的改善作用；而且由于本工程的注漿較為特殊，管線長度很長（200～300米），采用水泥漿液易發生堵管；因此確定采用鈉基膨潤土漿液注漿。

鈉基膨潤土漿液作為一種堵漏用注漿材料，在水合作用下，一般可以膨脹到干燥時體積的 10～15 倍，防水功能能夠得到保證；其使用成本也低于聚氨酯等其它化學注漿材料； 注漿時不需要對結構進行過多開鑿，對已完工建筑的堵漏作相對簡單；一旦注漿完成，膨潤土漿液將凝結在一起，并會保持一定的柔韌性。

膨潤土注漿施工工藝：

a.布置注漿管

由于工程的特殊性，注漿管采用PE80（1.0MPa）DN40mm管材，熱熔連接，注漿管固定在DN600穿堤管兩側，跟隨穿堤管一同拖回。注漿管共四根，左岸注漿管兩根，長度240米，右岸注漿管兩根，長度285米，施工單位可根據施工需要對兩岸注漿管長度做適當調整。注漿管端部采用有效的封堵措施，減少泥漿堵塞注漿管的幾率。詳見附圖-02、03、04。

待DN600穿堤管拉到設計位置后卸下拉管頭，并將穿堤管固定，采用送漿軟管分別連接注漿泵與注漿嘴，注漿嘴插入注漿管內，務必使兩頭連接牢固。

b.加水攪拌

按每22.6公斤的鈉基膨潤土注漿粉加入53 升清水的比例配置漿液，并攪拌3～5分鐘，直至漿液中沒有粉塊且漿液均勻為止。建議使用專業的設備進行攪拌，攪拌均勻后置于儲漿罐中，開始注漿。

c.注漿施工

左右岸同時進行注漿，以0.5～0.6MPa的壓力泵送漿液至注漿管內，當注漿壓力保持在0.5～0.6Mpa而不回落時停止注漿，并將注漿管抽出3～5米長度（具體可根據停止注漿時的注漿量進行調整），再開始注漿，如此循環，直至注漿管距導向孔出入口10～20米范圍時，逐步降低注漿壓力進行注漿，并最終全部拔出注漿管。導向孔端部可采用粘土或者混凝土進行封閉。

d.注意事項

由于本注漿方案較為特殊，建議施工前對注漿管、注漿泵、注漿壓力等進行試驗，或在施工中加強檢測，及時調整注漿壓力及漿液流量等。膨潤土漿液較為粘稠，注漿泵應選用能夠滿足泵送粘稠漿液的。為避免漿液凝固造成注漿管無法拔出，注漿應連續進行。若注漿中斷超過45分鐘，需要及時將注漿管拔離已注漿范圍，并用清水清洗注漿泵，以防治漿液凝固影響注漿質量。

（4）出入口導濾體

在牽引管及注漿施工完畢后，導向孔的出入口緊靠閥門井的臨河側位置采用土工布、粗砂、碎石、塊石分層填筑成導濾體，防止沿導向孔出現滲漏時水流攜帶泥沙形成管涌。

在閥門井臨河側段開挖形成導濾體施工斷面，開挖邊坡根據現場出露土層情況確定，一般不陡于1：1.5。導濾體底部順管長方向長度3米，底寬2米，開挖出露土層面自下而上為：鋪設300g/m2土工布一層，50厘米厚粗砂墊層，50厘米厚碎石墊層，面層塊石或塘渣鎮壓。

4、結語

跨河道穿管的防滲方案需要注意問題主要是管道的埋置深度、導向孔的回填注漿以及出入口的導濾體設置，德清縣洛舍鎮飲水工程苕溪大橋北側牽引管在采取上述防滲處理措施后，未發生滲漏現象，防滲方案合理有效。

作者簡介：卞學昌（1962～），男，浙江省湖州市德清縣人，工程師，從事農村水利工程管理建設。

參考文獻

[1]何人凱，虞曉峰.化學灌漿技術在水利工程伸縮縫防滲處理中的應用——以四格排灌站為例[J].浙江水利科技.2013（3）：92-93.

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