鋼花管注漿技術在洱海流域狹窄巷道管道施工中運用

方 濤

(中建五局第三建設有限公司，湖南 長沙 410000)

0 引言

鋼花管注漿止水是通過壓力將水泥漿液擠壓至鋼花管中，并通過注漿孔延伸至土體中，從而提高和改善土體的抗滲能力，進而達到止水效果[1,2]。此項技術因施工進度快，且加固止水效果明顯，而在近幾年被廣泛推廣。

洱海流域地質復雜且地下水豐富，致使在管道施工過程中難度增大，而施工區域多位于狹窄巷道中，大型機械設備無法進入，無法進行鋼板樁、灌注樁等常見支護施工，同時，也無法進行合理的放坡開挖，這都給施工帶來嚴重的安全生產隱患，通過查找參考文獻，并結合相關工程經驗，引進鋼花管注漿施工。本文通過將鋼花管注漿技術運用于洱海流域狹窄巷道管道施工中，探討鋼花管注漿技術在狹窄巷道開挖中對流砂等復雜地質加固和止水的效果，經工程實踐，鋼花管注漿技術可以有效地提高和改善流砂等復雜地質的抗滲能力，為類似工程提供一定借鑒。

1 工程概況

大理洱海環湖截污工程彌苴河馬甲邑—河埂村W8～W27段管道鋪設位于馬甲邑村道中，管徑DN400，采用HDPE螺旋波紋管，砂石基礎，管道埋深2.3 m～3.0 m，因為管底設計工作面為1.2 m，而上部村道工作面寬3.6 m，考慮工期要求，決定采用放坡開挖。在施工過程中，基坑出現大面積坍塌和涌水，基底發生流砂現象，經現場勘察發現，施工管網毗鄰彌苴河河道，且位于雨季，地下水位急劇增升，同時，據地勘資料顯示，管道埋深范圍內下部均為流砂地層，而施工區域又位于巷道中，上方電線密布，經建設、監理、設計等多家單位現場研究決定，增加鋼花管注漿技術來提高土體抗剪及抗滲能力。

2 設計參數

所采用的鋼花管注漿，注漿孔直徑147 mm，間距500 mm，采用日本古河105鉆機進行施工；鋼花管采用熱軋無縫鋼管，直徑為

108 mm，壁厚4 mm，長度6 m，支護長度為90 m，累計施工鋼花管共182根；設計水泥漿采用1∶ 1(水∶ 水泥)(即水灰比為1∶ 1，質量比)，水泥采用普通硅酸鹽水泥P.O42.5。

3 鋼花管施工

3.1 施工工藝流程與關鍵控制點

為更好地將鋼花管注漿技術運用于洱海流域狹窄巷道的管道施工中，本文提出以下施工質量關鍵控制點：1)孔位垂直度偏差是否合格；2)檢查注漿壓力是否合格；3)檢查注漿效果是否合格。具體的施工工藝流程與關鍵控制點如圖1所示。

3.2 施工工藝

3.2.1前期準備

1)測量放線：為保證支護開挖管道鋪設工作面，現場沿所鋪設管道軸線左右偏離700 mm在兩側放出注漿孔軸線，再按間距放出各個注漿孔位置，并對其進行編號[3]；同時，為保證周圍房屋安全，現場布設沉降觀測點進行實時監測。

2)設備、材料、人員進場：2臺150鉆機進場，根據線形擺好樁位，每臺配備1名機手、1名操作工；1臺焊機進場進行鋼花管注漿孔加工，配備2名操作工；2臺水泥制漿機、1臺壓漿泵進場，配備2名操作工、1名注漿工；6 m鋼管共182根全部進場，由于場地受限，水泥先期按設計要求采購一半。

3)現場部署：由于施工區域位于村道中，周圍房屋較多，致使區域上空電線密布，故在施工前安排電工進行改線；同時，施工區域周圍多為生活區，故現場文明施工措施到位，及時安排車輛進行泥漿外運。

3.2.2鋼花管施工

1)注漿孔加工：首先，為便于將鋼花管更好地插入下層土體中，將鋼花管一端加工成錐形[4]，并用焊條將其緊密焊接在一起；其次，將鋼管沿圓周均勻分四份，用墨線彈線后，沿線每隔15 cm開設1個5 mm出漿孔，螺旋狀分布。

2)105鉆機，采用柴油動力，鉆進時通過施加回轉力矩與軸壓力，使鉆頭作旋轉與進給運動，來切割土層。故鉆機配備3條管線：1根進水管、2根出水管。1根出水管上鉆頭，配合鉆孔，同時可以在孔內形成自身泥漿護壁；1根用于沖洗鉆頭，利用水壓對鉆頭內泥土進行沖洗。

3)由于注漿孔深為6 m，故采用三種鉆頭型號：0.4 m小鉆桿、1.4 m中鉆桿、3.2 m大鉆桿。小鉆桿用于破除路面，并在地層中引孔；待孔周圍無明顯變化，達到要求時，更換中、大鉆桿，循環鉆孔，直至達到設計標高。鉆進過程中及時糾偏，每更換1根鉆桿，檢查一段，避免上部土層發生塌孔現象。

4)鉆孔完成后，進行驗孔：垂直度偏差不大于1%。待驗孔完畢后，將加工完成的鋼管放入鉆好的孔位中。

3.2.3鋼花管注漿

1)注漿量確定[5]。

注漿量可按以下現場經驗公式確定：

Q=πR2×L×η×K1×K2

(1)

其中，Q為單孔漿液壓入量，m3；R為漿液擴散半徑，m；L為有效注漿長度，m；η為巖體孔隙率，%；K1為注漿系數，取0.8；K2為泥漿損耗系數，取1.1。則Q=3.14×0.52×7.5×0.2×0.8×1.1=1.0 m3，而現場注漿量為200 kg/m3，大于計算所得，故說明該段土層較松散，利于鋼花管注漿。

2)采用制漿機進行漿液制備，制備前為保證漿液質量，對水泥進行過篩；現有制漿機進行粗拌，完成后，進行過篩，再進行制漿，確保漿液攪拌均勻。現場注意用漿速度，須在漿液達到初凝前用完，隨攪隨用。

3)采用壓漿泵進行壓漿，壓漿管采用高壓纏絲橡膠壓漿管，抗壓大于3 MPa，使用過程中保證壓漿接頭密閉，不漏漿、泄漿，綁設牢固，不脫落；同時，在注漿前，為使得鋼花管處于密閉空間內，提前一晚對鋼管周圍用水泥進行封堵；待一切準備就緒后，進行注漿，開始用清水或稀漿走孔，隨后進行壓漿，控制壓漿壓力在0.8 MPa。

3.3 加強技術措施

1)鋼花管注漿開始前，進行試鉆孔探明土層，若流砂現象較嚴重，再在水泥漿液中添加水玻璃，水玻璃濃度采用35或40波美比。

2)跟管、護筒：跟管(護筒)，施工過程中遇塌空需采用，現場備用護筒，長1 m～2 m。

3)泥漿質量把控：現場采用泥漿比重計(婆梅式)進行測量，比重=3×(1+水灰比)/(3×水灰比+1)=1.5。

4)壓降過程中注意壓力表和壓漿管情況，若出現壓力急劇上升或壓漿管劇烈抖動等現象，立即停止壓漿，并迅速打開回漿筏門，避免漏漿、爆管，壓漿結束時用濃漿封孔。根據現場地質情況，一方面在已有的注漿壓力下，其漿液擴散有效范圍為0.6 m～1.2 m；另一方面需要間隔多次注漿。

4 施工驗證

4.1 施工質量

通過在村道中運用鋼花管注漿技術，探究出鋼花管注漿技術在洱海流域復雜地層狹窄巷道中的施工方式，在溝槽開挖過程中發現，基坑周圍土體空隙已被水泥漿填充，固結效果明顯，止水帷幕形成，開挖過程中未發現流砂、管涌等現象。

4.2 經濟效益

管道鋪設長度45 m，管道埋深2.3 m～3.0 m，采用6 m支護。

1)6 m鋼板樁支護：采用包干的形式，每道路延米包干價為1萬元/m，共計45×1=45萬元，工期共計6 d。

2)6 m鋼花管注漿(勞務分包)：人工費：60元/m×6 m×182根=6.55萬元，水泥+鋼管等材料費：1.02×(0.2 t/m×6 m×500元/t+60元)×182=12.25萬元，共計18.8萬元，工期共計4 d。

綜上所述，鋼花管注漿不僅避免了大型機械進出場地，也加快了施工進度，提前了2 d工期，更減少了項目成本，創造了近20萬元的項目效益。經工程實踐，鋼花管注漿技術可以有效地提高和改善流砂等復雜地質的抗滲能力，為類似工程提供一定借鑒。