高压摆喷灌浆和压密注浆技术在防洪影响处理施工中的应用

俞庆平 朱帅堂 周 杰 朱明星

根据有关法律、法规的规定，建设跨河、穿河、临河等工程应当符合防洪标准，对造成河道堤防防洪、泄洪安全不利影响的，需要采取洪水影响处理工程措施补救，特别是穿河、穿堤管道从河底或堤基穿越，如引水管、石油、天然气等施工期因管道与土的接触面受到扰动而发生变化，管道与其周围土体间将存在间隙，可能形成渗流通道，对堤防渗流稳定不利；也可能会在管道外接触面产生渗流发生渗透破坏，造成堤防等工程失稳；同时高压管道运行时的工作压力会有一定振动，对河道、堤防安全有一定影响，管道也会产生不均匀沉陷而发生破坏。在安徽省安庆石化管道工程中为防止渗漏等情况的发生，保证防洪工程安全，采取高压摆喷灌浆和压密注浆技术等措施进行处理，收到了很好的效果，具体介绍如下。

一、工程概况

安庆石化管道工程自安庆首站起途径合肥，到达淮南分输泵站后分为两条线：第一支线经淮南，穿越淮河经寿西湖，穿越颍河（颍上段和阜阳段）；第二支线经淮南城市圈堤和洛河洼行洪区，穿越窑河，经黄苏段、荆山湖行洪区至淮北大堤，穿涡河到达蚌埠油库（新建）。工程主要内容：对6 处水平定向钻管道周围填筑水泥土防渗和管道出、入土点设镇墩处理，对爬堤穿越蚌埠段淮北大堤管道工程采用堤防加培、护坡、防汛道路处理，对涡河、颍河两岸采用高压摆喷截渗墙和灌水泥粘土浆进行处理。

二、具体设计指标

1.截渗墙工程

在穿越河道堤防的输油管道中心线两侧50m，计100m 范围内实施截渗墙防渗处理。成墙有效厚度不低于300mm，孔间距1.0m，根据具体的地质条件，不同的堤段墙深不同，但是需要嵌入相对不透水层1.5m。

2.压密注浆工程

自管道穿越堤身出入土点向大堤方向，在管道两侧进行压密注浆处理。在管道两侧各布置2 排，排距、孔距均为2m，注浆孔与管道管壁间距0.85m，与管道轴线平行布置。注浆范围为管道上、下各1.5m。

三、施工准备

1.明确工程情况

首先要熟悉施工图纸，熟悉主体工程的设计、施工和验收情况，熟悉管道的规格和主要施工方法，结合主体工程的检测资料，初步掌握管道周边土层扰动情况，掌握管道实际施工完成后的实际位置与设计要求偏差，主要是管道轴线的水平位置与垂直位置的偏差。

2.管道探测

与业主协商委托第三方对管道埋设的位置进行精确探测，并据此数据制定详细的施工方案，特别是布孔方案，由于地下施工与设计的偏差可能会造成位置的变化和造价的变化，需慎重对待。

3.施工测量

抽调业务精干的测量专职人员，踏勘现场了解坐标点位置，并选用经过计量监督机构年检合格的测量器具，做好工程开工前施工放样和孔口位置的布设，特别要注意管道附近左右上下的孔口位置布设，只有掌握管道埋设的精确位置，才能避免钻坏管道，导致管道周边处理不到位或安全事故的发生。

4.技术和管理措施

根据项目的实际情况制定相应的技术和管理措施，根据这些措施改进施工。对操作人员、技术人员、施工员和专职质检员进行详尽的技术质量书面和口头交底，使管理人员、操作人员心中有数，为确保质量打下了坚实基础。在施工中，通过操作人员自检、质检员验收复核等程序严格把关，发现问题及时整改。

四、高压摆喷灌浆截渗墙施工

高喷防渗墙的施工方法、技术要求以及工程质量检查和验收严格按照《水利水电工程高压喷射灌浆技术规范》执行，高喷施工前做好技术准备工作，包括防渗墙地段地质复勘工作、室内浆液配合比试验以及现场高压喷射注浆试验三大部分，根据设计的布孔方式、孔距和孔深，以及室内试验选定的配合比进行高压喷射注浆工艺试验，确定现场施工的喷射流量、压力、摆速和提升速度等工艺参数。

1.测量布孔

根据设计和管道埋设的实际位置，考虑钻孔施工偏差因素，确定防渗墙钻孔布置图，用经纬仪进行孔位测量布孔，孔序标志桩用坚硬木桩，并在桩身用红漆标上醒目标志。

2.钻机就位

就位孔位偏差要求≤2cm。钻机底座平整、牢固可靠，不得坐落在软弱土层上，杜绝用石块或铁器支垫。钻机就位后，用专用水平尺测定钻机底盘的安装水平，利用罗盘测定立轴垂直度，保证立轴在铅直线上，保证天车、立轴、孔口成三点一线。钻机找平后，调校钻头中心与孔位中心点的偏差在许可的范围内。

3.钻进

正常钻进时，不随意改变钻进参数，以保证进尺均匀；出现异常变化时，立即停钻，请示当班技术人员查找原因。钻进过程中防止孔斜或糊钻、烧钻。

4.泥浆护壁

造浆材料选用造浆率不小于10m3/t的优质商品粘土粉，使用前经过水化浸泡，泥浆处理采用烧碱CMC、重晶石粉、腐植酸类等泥浆处理剂，泥浆循环系统设置按规程要求，同时加强废浆的处置。

5.钻孔质量检查

钻孔质量检查是检查其孔深、孔径、孔斜、孔壁稳定性。设计孔深根据先导孔探查情况拟定，钻孔孔深采用测校钻杆深度来测量，且孔深大于设计深度0.3m，保证喷浆管能下孔底。在钻进结束自由提升钻具时，根据有无阻挡现象来进行判定孔壁稳定性，用高精度测斜仪检测孔口偏斜率，终孔的单孔偏斜率要求不超过0.6%，两孔之间的相对偏斜率（相邻两孔偏斜率之和）不超过1%，否则要将不合格孔段填实重钻或采取补孔加桩等措施。

6.下喷射管

台车移至孔位后，在喷射注浆前检查高压设备和管路系统，检查各部位喷头并加以妥善保护，防止下管时喷嘴被堵，再将喷射管下至设计深度。

7.喷射灌浆

检查喷射管下到设计深度后，先空载启动空压机，待运转正常后再启动高压泥浆泵，然后同时向孔内送风和水，使风量和泵压逐渐升高至规定值。风水通畅后，再启动高压泥浆泵空压机、搅拌机等配套设备，将各项工艺参数调整到设计要求时开始喷射水泥浆，水泥浆水灰比1∶1，高压脉冲泵的工作压力在20MPa 以上，自下而上形成高压喷射灌浆截渗墙。

8.回灌

待喷射管提到设计高程后，喷射灌浆结束。由于浆液的析水作用，孔内会有不同程度的收缩，使固体顶部出现凹陷，此时及时用水灰比0.6∶1进行补灌，并注意防止其他钻孔排出的泥土等杂物进入。

9.冲洗及回填封堵

喷射灌浆完毕后，及时将各管路冲洗干净，不留有残碴，以防堵塞。喷灌结束后对未被浆液充填的部位采用粘土球回填封堵。

喷灌施工中，施工技术人员严把质量关，严格控制每一项施工参数，不同地层均达到相应的设计要求。遇有停电或机械故障而停止喷灌，待再进行喷灌时，将喷灌管在停喷位置下落0.5m 后再继续喷射提升，以确保喷灌板墙的连续性和密实性。

五、压密注浆施工

1.注浆设计技术参数

注浆材料：普通硅酸盐水泥、水玻璃、澎润土及土料等。其中注浆土料和浆液物理力学性能参照《土坝坝体灌浆技术规范》的要求，制浆用不含过量杂质的淡水。

浆液水灰比控制在0.5～0.6；浆液容重15～16kN/m3。浆液采用水泥、粉质粘土浆，其中水泥的掺入量为10%。为了改善浆液性能，可掺入适量水玻璃，其掺入量约为水泥和土料总重量的0.5%～1.0%，也可掺入适量的澎润土。合理的掺入量宜通过现场试验确定。浆液初凝时间为0.55～2h。注浆压力(指注浆管上端的孔口压力)根据孔深可控制在0.2～0.4MPa，相应孔深0～7m 时的设计注浆压力为0.2MPa，孔深8～14m 时的设计注浆压力为0.25～0.3MPa，孔深15～21m 时的设计注浆压力为0.35～0.4MPa。以上孔深与注浆压力的关系可根据现场实际情况加以调整，最大允许注浆压力可通过现场试验确定，但要确保堤防安全。注浆施工前应做注浆试验，确定浆液的配合比、浆液稠度、注浆压力、注浆次数、吃浆量等，试验孔不少于3 个。根据试验结果修改注浆参数后方可进行全面的施工。在管道四周空隙大的部位，应适当增加注浆量和提高注浆浆液稠度。

2.注浆施工

（1）施工单位施工前应仔细对现有穿堤管道的实际位置进行测量及核定，以确定注浆孔的范围及布置，施工时应确保管道的安全。

（2）注浆过程中，应严密注意堤身或地面的位移，合理确定注浆的顺序，采用适宜的注浆压力，确保堤防施工期的安全。

（3）土料应先在泥浆池内浸泡数小时，搅拌成浆，用过滤筛清除大颗粒和杂物，再通过35 孔/cm2的过滤筛，按比率加入水泥搅拌均匀。

（4）注浆顺序采用间隔跳孔注浆方式进行，注浆时一般按3 序成孔旋灌，每孔采用分段灌注，注浆孔的垂直偏差应小于1%且不得碰到穿堤管道，注浆流量一般为7～10L/min，不宜大于20L/min。

（5）注浆结束。在设计注浆压力下，当吸浆量小于0.2L/min 时，延续注浆30min 作为注浆完成的标准，注浆完成后，孔周围浓浆不再流动时，将孔内浆液取出，对堤身部分的注浆孔，用粘土球分层回填捣实，其余部位的注浆孔用浆液容重大于17kN/m3的稠浆封孔。

（6）注浆施工采用自动流量和压力记录仪，做好注浆记录，以便用于分析注浆效果等。中途发生地面冒浆应立即停止注浆，分析冒浆原因。附近注浆孔封闭效果不好，要等待浆液凝固后重复注浆；灌注不进的地层应结束注浆。

（7）施工时要充填密实管道上、下方及两侧的孔隙，灌浆密实管道顶上方1m 和管道底下方1m 的土层，注浆孔灌注完成后要封堵密实。

六、结语

高压摆喷灌浆和压密注浆技术在安庆石化管道工程防洪影响处理施工中的应用，为确保工程安全方面起到了很好的效果。同时施工周期短、造价低、见效快，改善了堤基、堤身的抗渗性和稳定性，达到了阻断渗流通道。加之，对主体工程施工管道位置进行了精确定位，防洪影响处理工程的实施进一步提高了堤身、堤基密实度，消除了堤身的内部隐患，圆满完成防渗工程处理工作，确保了防渗除险目标的实现■