钢花管注浆技术在洱海流域狭窄巷道管道施工中运用

方 涛

(中建五局第三建设有限公司，湖南 长沙 410000)

0 引言

钢花管注浆止水是通过压力将水泥浆液挤压至钢花管中，并通过注浆孔延伸至土体中，从而提高和改善土体的抗渗能力，进而达到止水效果[1,2]。此项技术因施工进度快，且加固止水效果明显，而在近几年被广泛推广。

洱海流域地质复杂且地下水丰富，致使在管道施工过程中难度增大，而施工区域多位于狭窄巷道中，大型机械设备无法进入，无法进行钢板桩、灌注桩等常见支护施工，同时，也无法进行合理的放坡开挖，这都给施工带来严重的安全生产隐患，通过查找参考文献，并结合相关工程经验，引进钢花管注浆施工。本文通过将钢花管注浆技术运用于洱海流域狭窄巷道管道施工中，探讨钢花管注浆技术在狭窄巷道开挖中对流砂等复杂地质加固和止水的效果，经工程实践，钢花管注浆技术可以有效地提高和改善流砂等复杂地质的抗渗能力，为类似工程提供一定借鉴。

1 工程概况

大理洱海环湖截污工程弥苴河马甲邑—河埂村W8～W27段管道铺设位于马甲邑村道中，管径DN400，采用HDPE螺旋波纹管，砂石基础，管道埋深2.3 m～3.0 m，因为管底设计工作面为1.2 m，而上部村道工作面宽3.6 m，考虑工期要求，决定采用放坡开挖。在施工过程中，基坑出现大面积坍塌和涌水，基底发生流砂现象，经现场勘察发现，施工管网毗邻弥苴河河道，且位于雨季，地下水位急剧增升，同时，据地勘资料显示，管道埋深范围内下部均为流砂地层，而施工区域又位于巷道中，上方电线密布，经建设、监理、设计等多家单位现场研究决定，增加钢花管注浆技术来提高土体抗剪及抗渗能力。

2 设计参数

所采用的钢花管注浆，注浆孔直径147 mm，间距500 mm，采用日本古河105钻机进行施工；钢花管采用热轧无缝钢管，直径为

108 mm，壁厚4 mm，长度6 m，支护长度为90 m，累计施工钢花管共182根；设计水泥浆采用1∶ 1(水∶ 水泥)(即水灰比为1∶ 1，质量比)，水泥采用普通硅酸盐水泥P.O42.5。

3 钢花管施工

3.1 施工工艺流程与关键控制点

为更好地将钢花管注浆技术运用于洱海流域狭窄巷道的管道施工中，本文提出以下施工质量关键控制点：1)孔位垂直度偏差是否合格；2)检查注浆压力是否合格；3)检查注浆效果是否合格。具体的施工工艺流程与关键控制点如图1所示。

3.2 施工工艺

3.2.1前期准备

1)测量放线：为保证支护开挖管道铺设工作面，现场沿所铺设管道轴线左右偏离700 mm在两侧放出注浆孔轴线，再按间距放出各个注浆孔位置，并对其进行编号[3]；同时，为保证周围房屋安全，现场布设沉降观测点进行实时监测。

2)设备、材料、人员进场：2台150钻机进场，根据线形摆好桩位，每台配备1名机手、1名操作工；1台焊机进场进行钢花管注浆孔加工，配备2名操作工；2台水泥制浆机、1台压浆泵进场，配备2名操作工、1名注浆工；6 m钢管共182根全部进场，由于场地受限，水泥先期按设计要求采购一半。

3)现场部署：由于施工区域位于村道中，周围房屋较多，致使区域上空电线密布，故在施工前安排电工进行改线；同时，施工区域周围多为生活区，故现场文明施工措施到位，及时安排车辆进行泥浆外运。

3.2.2钢花管施工

1)注浆孔加工：首先，为便于将钢花管更好地插入下层土体中，将钢花管一端加工成锥形[4]，并用焊条将其紧密焊接在一起；其次，将钢管沿圆周均匀分四份，用墨线弹线后，沿线每隔15 cm开设1个5 mm出浆孔，螺旋状分布。

2)105钻机，采用柴油动力，钻进时通过施加回转力矩与轴压力，使钻头作旋转与进给运动，来切割土层。故钻机配备3条管线：1根进水管、2根出水管。1根出水管上钻头，配合钻孔，同时可以在孔内形成自身泥浆护壁；1根用于冲洗钻头，利用水压对钻头内泥土进行冲洗。

3)由于注浆孔深为6 m，故采用三种钻头型号：0.4 m小钻杆、1.4 m中钻杆、3.2 m大钻杆。小钻杆用于破除路面，并在地层中引孔；待孔周围无明显变化，达到要求时，更换中、大钻杆，循环钻孔，直至达到设计标高。钻进过程中及时纠偏，每更换1根钻杆，检查一段，避免上部土层发生塌孔现象。

4)钻孔完成后，进行验孔：垂直度偏差不大于1%。待验孔完毕后，将加工完成的钢管放入钻好的孔位中。

3.2.3钢花管注浆

1)注浆量确定[5]。

注浆量可按以下现场经验公式确定：

Q=πR2×L×η×K1×K2

(1)

其中，Q为单孔浆液压入量，m3；R为浆液扩散半径，m；L为有效注浆长度，m；η为岩体孔隙率，%；K1为注浆系数，取0.8；K2为泥浆损耗系数，取1.1。则Q=3.14×0.52×7.5×0.2×0.8×1.1=1.0 m3，而现场注浆量为200 kg/m3，大于计算所得，故说明该段土层较松散，利于钢花管注浆。

2)采用制浆机进行浆液制备，制备前为保证浆液质量，对水泥进行过筛；现有制浆机进行粗拌，完成后，进行过筛，再进行制浆，确保浆液搅拌均匀。现场注意用浆速度，须在浆液达到初凝前用完，随搅随用。

3)采用压浆泵进行压浆，压浆管采用高压缠丝橡胶压浆管，抗压大于3 MPa，使用过程中保证压浆接头密闭，不漏浆、泄浆，绑设牢固，不脱落；同时，在注浆前，为使得钢花管处于密闭空间内，提前一晚对钢管周围用水泥进行封堵；待一切准备就绪后，进行注浆，开始用清水或稀浆走孔，随后进行压浆，控制压浆压力在0.8 MPa。

3.3 加强技术措施

1)钢花管注浆开始前，进行试钻孔探明土层，若流砂现象较严重，再在水泥浆液中添加水玻璃，水玻璃浓度采用35或40波美比。

2)跟管、护筒：跟管(护筒)，施工过程中遇塌空需采用，现场备用护筒，长1 m～2 m。

3)泥浆质量把控：现场采用泥浆比重计(婆梅式)进行测量，比重=3×(1+水灰比)/(3×水灰比+1)=1.5。

4)压降过程中注意压力表和压浆管情况，若出现压力急剧上升或压浆管剧烈抖动等现象，立即停止压浆，并迅速打开回浆筏门，避免漏浆、爆管，压浆结束时用浓浆封孔。根据现场地质情况，一方面在已有的注浆压力下，其浆液扩散有效范围为0.6 m～1.2 m；另一方面需要间隔多次注浆。

4 施工验证

4.1 施工质量

通过在村道中运用钢花管注浆技术，探究出钢花管注浆技术在洱海流域复杂地层狭窄巷道中的施工方式，在沟槽开挖过程中发现，基坑周围土体空隙已被水泥浆填充，固结效果明显，止水帷幕形成，开挖过程中未发现流砂、管涌等现象。

4.2 经济效益

管道铺设长度45 m，管道埋深2.3 m～3.0 m，采用6 m支护。

1)6 m钢板桩支护：采用包干的形式，每道路延米包干价为1万元/m，共计45×1=45万元，工期共计6 d。

2)6 m钢花管注浆(劳务分包)：人工费：60元/m×6 m×182根=6.55万元，水泥+钢管等材料费：1.02×(0.2 t/m×6 m×500元/t+60元)×182=12.25万元，共计18.8万元，工期共计4 d。

综上所述，钢花管注浆不仅避免了大型机械进出场地，也加快了施工进度，提前了2 d工期，更减少了项目成本，创造了近20万元的项目效益。经工程实践，钢花管注浆技术可以有效地提高和改善流砂等复杂地质的抗渗能力，为类似工程提供一定借鉴。