南水北调中线渠底除险水下孔口封闭装置应用

2018-03-28孙彦雷

水科学与工程技术 2018年4期

孙彦雷

（河北省水利工程局，石家庄 050021）

1 概况

南水北调中线一期工程磁县段通讯线缆下穿总干渠渠道渗漏除险项目位于河北省邯郸市磁县双庙村南、民有北干渠交叉建筑物和讲岳铁路倒虹吸之间，距民有北干渠渠渠交叉建筑物轴线104m，距讲岳铁路倒虹吸进口12m。该段渠道为半挖半填渠道，渠道断面为梯型断面，渠道堤顶高程99.330m，堤顶宽5.0m，渠底高程85.730m，渠底宽24.5m，设计水深6.0m，渠道纵坡降为1/2.5万，渠道内边坡1∶2，外边坡1∶2。该段渠道填筑土料为渠道开挖的壤土，渠道防渗采用600g/m2复合土工膜，土工膜下铺设挤塑聚苯乙烯保温板，混凝土衬砌渠坡厚度10cm，渠底厚度8cm，混凝土等级为C20W6F150。

2 工程状况

在以往渠道渗漏处理技术中，操作场地均要求干场作业，控制系统均位于水面以上，即造成材料的浪费又降低了处理效果。一般多采用灌浆管从钻机平台高程下入，直至孔内，且水下封堵难度较大。既降低功效，又增大施工成本。为解决以上难题，本工程采用一种孔口专用封闭装置，包括透水花管段、支撑段、封闭装置段、连接管段等部位。

3 施工工艺

3.1 孔口封闭装置

钻孔完成后，专业潜水员水底安装水下专用孔口封闭装置，控制外露长度不少于50cm，基础面以下采用透水花管形式，每隔20cm对钻两个直径8mm圆孔下一组圆孔旋转45°设置，环向采用6个圆孔均匀分布，沿纵向交错排列。

花管段及管底均采用柔性材料临时封闭，外露部位设置封闭设备，防止灌浆前专用装置内出现倒灌现象，在灌浆时打开，使浆液能顺利进入基础内。基础以下专用装置长度根据实际情况确定，深至淤泥层中下部，专用装置外壁与灌浆孔之间采用水下混凝土填充封堵密实，为防止灌浆时专用装置产生晃动造成封堵不密实现象，影响灌浆效果，在专用装置外露部分根部设置支撑固定台座加以固定，保证专用装置的稳定、牢固性。

水下专用孔口封闭装置以上采用灌浆软管进行连接，灌浆软管顶端高出水面不小于0.25m，并在上部安装漏斗形进浆口，进浆口高度0.2m。安装完成后孔口进行临时封堵，防止外物进入，进行灌浆时拆除，保证浆液顺利输送至孔口部位。

3.2 装置灌浆

灌浆采用纯压式灌浆法，遵循随钻随灌的原则，自渠道底板塌陷区中心位置的灌浆孔开始，顺时针方向逐孔施灌，且顺序为先塌陷区内灌浆孔，后塌陷区外灌浆孔。浆液由孔口经由专用封闭装置输送至灌浆孔内，通过灌浆管下部的透水花管段，向渠底以下地层中出现孔洞、松散、缝隙等薄弱部位充填灌浆材料，利用浆液自重均匀向四周扩散，并利用浆液的挤密和扩散作用，以形成范围较广的影响区域，其过程中注意观察吃浆量大小，并逐渐调整浆液浓度及配比。

灌浆过程中时刻观察灌浆孔口情况，出现冒浆、渗漏等及时进行处理，减少水质污染，保证灌浆效果，结束该孔灌浆，同时开始下一孔灌浆。完成灌浆的灌浆孔，及时关闭水下专用孔口封闭装置的封堵设备，保持灌浆后的灌浆压力，并防止外部水压对已灌入的浆液形成挤压排出，影响灌浆效果和范围。待浆液初凝后，拆除灌浆软管，在专用装置顶部安装堵头进行封闭；压重区碎石及土工膜清除后，采用水下切割设备沿渠底面切除专用装置，并用水下混凝土进行封堵，找平渠底。灌浆孔全部完成灌浆后7d以后，结合实际灌浆情况，适当布置检查孔孔位，并采用纯压式灌浆的方法进行检查并灌浆。

对衬砌板分缝、灌浆孔四周等薄弱位置进行监视，对孔口部位破碎，灌浆过程中出现少量冒浆情况，要及时停灌，并采用水下堵漏剂对渗漏部位进行封堵，待强度达到要求后，重新恢复灌浆。

3.3 装置封堵施工

灌浆结束后需对水下专用孔口封闭装置进行拆除，采用水下切割方法，专人操作。渠底以下剩余的专用装置与原渠底间的孔隙需封堵密实。孔口封堵是灌浆施工的最后环节，也是重要环节，稍有不当即形成漏水通道，为此本工程采用掺加纳米硅系列瞬间堵漏剂的水泥砂浆进行灌浆孔封堵。纳米硅系列瞬间堵漏剂为灰色粉末状，配比为堵漏剂配料∶水按1∶0.25～0.35进行拌制。

渠底局部不平整的部位采用水下混凝土人工找平。在平台上人工按配比进行拌合，完成后装袋用绳索送至渠底，工摊铺平整，并压实抹光。拌合的水下混凝土要随用随拌，减少间隔时间，过程中随时记录，并留取影响资料备查。