谈顶管管道四周压密注浆防渗工程质量检测★

徐 海 波

(1.安徽省(水利部淮河水利委员会)水利科学研究院，安徽 蚌埠 233000； 2.安徽省建筑工程质量监督检测站，安徽 合肥 231000)

0 引言

管道顶管是一项非开挖掘进式管道铺设的施工技术，具有不影响周围环境或者影响较小、施工场地小、噪声小、能够深入地下作用等优点，被广泛应用于城市地下给排水管道、天然气石油管道、通讯电缆等工程。近年来，随着电厂建设日趋增多，电厂供水线路穿越堤防的工程越来越多。为尽量减少取水工程施工对堤防防洪、安全的影响，电厂取水工程采用管道顶管施工方式逐步增多。管道顶管施工过程中，由于施工工艺的影响，管道壁与土体周围会产生一定孔隙，当管道进入河道，河水会沿着顶管外的孔隙形成渗漏通道，进而影响堤防防渗效果，甚至产生安全事故[1,2]。因此，管道顶管施工过程中需采用压密注浆等措施对管道四周进行防渗处理。

顶管管道四周压密注浆防渗工程属于隐蔽工程，如何客观评价该项隐蔽工程的建设质量是水利工程质量检测技术研究的重点。本文根据某电厂取水口工程，分析顶管管道四周压密注浆防渗工程质量检测的技术方法和评价方法。

1 工程概况

某电厂以淮河为取水水源，取水沿线长度15.2 km，最大取水流量0.92 m3/s。取水工程设计引水管采用2根DN1 400钢管，两管中心距7.8 m，管线与淮河大堤堤防斜交。根据电厂取水管工程的环境特点，取水管施工由顶管和水下浅埋沉管两部分组成。泵房的前进水池(即顶管工作井)至大堤外段的引水管采用顶管法施工，该段的引水管上部覆土较厚，堤内侧约地面以下15.0 m～10.5 m，堤外侧覆土15.0 m～3.8 m。为防止沿引水管管壁产生接触渗漏，截断堤基影响区渗漏通道，该段堤身(基)采用高压旋喷截渗墙和管道四周压密注浆堤基两种防渗处理方法。

管道四周压密注浆施工工艺是通过管节预设的压浆孔，从管内向管外注浆，形成承受土体径向力作用的环形水泥浆土套环，每间隔5 m～6 m设一圈水泥浆土环带。

2 质量检测方法

根据管道四周压密注浆的施工工艺和目标，主要从注浆体渗透系数、密实度和水泥胶结情况等方面评价管壁周围注浆效果[3]。检测方法与效果评价如下：1)钻探取芯，顶管深度范围内取原状样，检查顶管施工中管壁周围注浆效果，注浆体密实度和水泥胶结情况等；2)对取得的土样进行室内渗透试验，测定各土层的渗透系数；3)现场进行钻孔注水试验，测定土层的渗透系数；4)查明处理区与非处理区土层的渗透系数，对比分析并评价压密注浆体的抗渗性能。

2.1 钻孔取芯

在压密注浆范围内的堤身迎、背水侧布置钻孔，通过对所取芯样判别、试验，掌握该段的土层结构以及查看浆液与土层结合情况。根据钻孔情况，土层自上而下分述如下：

①填土：黄褐色，主要由轻粉质壤土组成，可塑，含植物根茎；为堤身填土。

②重粉质砂壤土：灰黄～黄褐色，湿，稍密，夹粉质粘土。

③淤泥质土：深灰、灰绿色，软～可塑，夹粉土薄层，本层未揭穿。在位于顶管附近的芯样中发现有灰白色的浆脉，与淤泥质土结合较好。

2.2 现场注水试验

顶管施工时，顶管外侧四周土层将受影响并扰动，为查明受扰动土体在通过压密注浆后的防渗效果，分别对顶管外侧附近(灌浆处理区)钻孔(共8孔)和距离顶管相对较远(天然土层，非灌浆处理区)钻孔(共2孔)分别进行现场钻孔注水试验。

注水试验按照SL 345—2007水利水电工程注水试验规程进行。试验方法为钻孔降水头，试段位于地下水位以下，钻孔套管下至孔底，孔底进水。检测时地下水位为18.28 m。

钻孔注水试验渗透系数计算公式如下：

(1)

其中，k为试验土层的渗透系数，cm/s；t1,t2为注水试验某一时刻的试验时间，min；H1,H2为在试验时间t1,t2时的试验水头，cm；r为套管内半径，cm；A为形状系数，cm。

根据表1可知，压密注浆的处理区和非处理区土体的渗透系数数量级均为同一个数量级i×10-6，管道压密灌浆处理区渗透系数略小于未扰动的天然土层渗透系数。

2.3 室内渗透试验

室内采用变水头法对压密注浆处理区和非处理区所取土样进行试验，测定不同区域土体的渗透系数，判别处理后的效果。

变水头法测定渗透系数，水从一根直立的带有刻度的玻璃管和U形管自下而上流经土样。试验时，将玻璃管充水至需要高度后，开动秒表，测记起始水头差Δh1，经时间t后，再测记终了水头差Δh2，通过建立瞬时达西定律，推出渗透系数k的表达式。

表1 钻孔现场注水试验成果表

表2 室内渗透试验成果汇总表

变水头试验渗透系数计算公式如下：

k=2.3(aL/At)log(Δh1/Δh2)

(2)

其中，a为变水头管截面面积，cm2;L为渗径，cm;Δh1为开始时水头差，cm;Δh2为终了时水头差，cm;A为试样的断面面积，cm2;t为时间，s。

根据表2可知，非处理区土体的渗透系数为1.06×10-6cm/s～5.43×10-6cm/s，处理区渗透系数为1.01×10-6cm/s～3.49×10-6cm/s。处理区和非处理区渗透系数基本相同，且处理区经过压密注浆后其土层更加均匀，平均渗透系数小于非处理区。

3 效果评价

顶管管道四周压密注浆主要截断堤基影响区渗漏通道，防止沿引水管管壁产生接触渗漏。为此主要从是否存在灌浆浆液，对比灌浆前后的土体的渗透系数等方面来评价顶管管道四周压密注浆的效果。

钻孔取芯结果显示，顶管管道四周土体中存在浆液，且与土体结合较好。

钻孔注水试验表明，处理区与非处理区的渗透系数数量级均为同一个数量级i×10-6，且处理区渗透系数略小于未扰动的天然土层渗透系数，说明压密注浆后的土体的防渗能力与未处理土体的防渗能力基本相同，证实了顶管管道压密注浆工程具有较好的实施效果。

不同深度土体的室内渗透试验表明，处理区的与非处理区的土体的渗透系数基本相同，且处理区经过压密注浆后其土层更加均匀，平均渗透系数小于非处理区，说明顶管管道压密注浆较均匀，且达到了截渗的目的。

4 结语

本文通过某电厂顶管管道四周压密注浆防渗工程，分析了顶管管道四周压密注浆防渗工程的质量检测技术和效果评价方法，主要结论如下：

1)钻孔取芯直观证实了顶管管道四周土体中存在浆液，且与土体结合较好。

2)现场钻孔注水试验结果与不同深度土体的室内渗透试验结果相一致，即处理区与非处理区的渗透系数数量级均为同一个数量级i×10-6cm/s，处理区经过压密注浆后其土层更加均匀，说明压密注浆后的土体的防渗能力达到了处理前土体的防渗能力，证实了顶管管道压密注浆工程具有较好的实施效果。

3)证实了采用钻孔取芯、现场钻孔注水试验、室内渗透试验评价顶管管道四周压密注浆防渗工程质量的可行性。