淺析穿堤涵管封堵設(shè)計(jì)
——以江門市西江發(fā)電廠涵管封堵工程為例

秦 蕾

(江門市科禹水利規(guī)劃設(shè)計(jì)咨詢有限公司，廣東 江門，529000))

1 工程概況

江門市西江發(fā)電廠位于江門市江海區(qū)江新聯(lián)圍堤段。西江電廠始建于上世紀(jì)90年代，主要經(jīng)營(yíng)火力發(fā)電，現(xiàn)已拍賣，規(guī)劃建設(shè)公共碼頭，為保障堤內(nèi)人民生命財(cái)產(chǎn)安全、江新聯(lián)圍堤防安全穩(wěn)定及公共碼頭項(xiàng)目的施工進(jìn)展，需對(duì)電廠與西江連接的3條取、排水涵管進(jìn)行封堵。涵管均為鋼管，管徑為2.2m～2.8m，長(zhǎng)度為132.5m～210m，進(jìn)出口均無閘門控制，為江新聯(lián)圍穿堤涵管，管底距離堤頂高差約11m。

2 涵管封堵重難點(diǎn)分析

涵管穿越江門市江新聯(lián)圍，江新聯(lián)圍是廣東省十大堤圍、珠江三角洲五大重點(diǎn)堤圍之一，更是江門市最重要的防洪屏障。保護(hù)人口130萬，保護(hù)GDP超過800億元，江新聯(lián)圍大堤可抵御50年一遇洪水和100年一遇臺(tái)風(fēng)暴潮。同時(shí)原涵管連接的發(fā)電廠已規(guī)劃成公共碼頭項(xiàng)目，因此本次封堵對(duì)江門市至關(guān)重要。本次涵管封堵共3根，均為鋼管，管徑為2.2m～2.8m，長(zhǎng)度為132.5m～210m，屬于自流管，進(jìn)、出口均無閘門控制。

本工程涵管不同于普通涵管，本次封堵的重難點(diǎn)主要有：①管底距離堤頂高差約11m，埋藏深；②管道線路走向不明確，進(jìn)口較低且位于河床，被外江水位淹沒；③涵管與外江側(cè)連通，水頭高，無閘門控制；④涵管管徑大、線路長(zhǎng)；⑤汛期將至，施工工期較短，同時(shí)受潮汐影響；⑥基礎(chǔ)為淤泥，深約30m；⑦技術(shù)要求高，安全風(fēng)險(xiǎn)及施工難度大。

3 涵管封堵設(shè)計(jì)及技術(shù)要求

由于涵管堤內(nèi)側(cè)廠房已拆除，涵管封堵應(yīng)在汛期前全部完成，由于受潮汐影響，應(yīng)在低水頭施工，減少施工難度及費(fèi)用。根據(jù)涵管的重難點(diǎn)分析，本次封堵方案設(shè)計(jì)及施工必須計(jì)劃周密、準(zhǔn)備充分、協(xié)調(diào)一致，才能確保整個(gè)工程安全、質(zhì)量等技術(shù)要求[1]。

3.1 封堵設(shè)計(jì)

涵管的封堵設(shè)計(jì)(如1圖所示)主要分4大工藝，分別為外江側(cè)堵頭封堵設(shè)計(jì)、混凝土截滲墻澆筑、涵管內(nèi)混凝土封堵、堤身充填灌漿。同時(shí)涵管在進(jìn)行封堵前需對(duì)封堵段采用高壓水進(jìn)行沖洗，主體施工完成后對(duì)因施工造成的防浪墻、堤頂路面等損毀部位進(jìn)行恢復(fù)。具體封堵措施設(shè)計(jì)包括：

(1)在外江側(cè)灘地部分對(duì)原取、排水鋼管進(jìn)行一段鉆孔灌漿封堵作為堵頭，全長(zhǎng)10m，共設(shè)5個(gè)灌注孔，孔徑φ150，采用套管護(hù)壁，為減少潮水位對(duì)灌注影響，在兩側(cè)各1孔(1#、5#)灌碎石，中間3孔(2#-4#)灌注C25水下不擴(kuò)散混凝土；灌注完成后再對(duì)涵管頂拱部分進(jìn)行復(fù)灌水泥漿(回填灌漿)；灌完碎石后在灌注混凝土前需用高壓水槍進(jìn)行管內(nèi)沖洗，以免管內(nèi)可能存在淤泥影響混凝土的凝結(jié)。

(2)在外江臨時(shí)堵頭與堤防外江側(cè)護(hù)坡之間進(jìn)行管身段堵頭基坑開挖，采用鋼板樁進(jìn)行支護(hù)，按一管一坑布置，對(duì)基坑內(nèi)部分鋼管進(jìn)行截?cái)?，然后再澆?m長(zhǎng)C25混凝土堵頭將鋼管進(jìn)行包裹，其中包裹鋼管段長(zhǎng)為1.5m。

(3)然后對(duì)涵管進(jìn)行回填封堵，其中堤身外的兩側(cè)(外江側(cè)及堤內(nèi)側(cè))采用鉆孔灌注C25混凝土封堵。由于原涵管采用頂管法施工，原涵管基礎(chǔ)未進(jìn)行過任何基礎(chǔ)處理，而且基礎(chǔ)為淤泥層，為減少堤防沉降，堤身段采用鉆孔灌注C25輕質(zhì)混凝土進(jìn)行回填封堵，在回填封堵后再對(duì)涵管頂拱部分進(jìn)行回填灌漿。涵管內(nèi)灌注回填封堵需先灌注內(nèi)外江側(cè)普通混凝土后再灌注堤身段輕質(zhì)混凝土，同時(shí)在混凝土灌注完成7d后再?gòu)?fù)灌水泥漿(頂拱回填灌漿)。臨時(shí)封堵段全長(zhǎng)54.5m，其中外江側(cè)封堵段長(zhǎng)12.5m，堤內(nèi)側(cè)長(zhǎng)12m，堤身段輕質(zhì)混凝土封堵長(zhǎng)30m。鉆孔布置在灌漿段的管頂，為一排，孔徑為φ150，孔距為1.5m，采用套管護(hù)壁。

圖1 涵管封堵設(shè)計(jì)平面布置

(4)最后對(duì)原涵管兩側(cè)所處的堤身部分進(jìn)行充填灌漿，灌漿材料采用摻10%水泥粘土漿，涵管兩側(cè)各設(shè)2～3排，每排12孔，終孔孔距為2.5m，排距為1.5m，其中第一排距涵管外壁為0.5m，孔底深入管底以下2m，灌漿孔采用梅花型布置，分兩序(Ⅰ、Ⅱ序列孔間隔布置)灌漿(如圖2、圖3所示)。

圖2 涵管封堵1-1斷面

圖3 涵管封堵2-2斷面

3.2 施工工藝及技術(shù)要點(diǎn)

3.2.1 施工工藝

整個(gè)涵管的封堵分四大工序進(jìn)行，分別為外江側(cè)臨時(shí)堵頭封堵、管身段堵頭澆筑、涵管內(nèi)混凝土封堵、堤身充填灌漿。開始封堵前，整條管道內(nèi)的淤沙、雜物等應(yīng)用高壓水槍沖洗干凈。其施工工藝如下：

外江側(cè)臨時(shí)堵頭鉆孔、灌注混凝土封堵及回填灌漿→管身段堵頭封堵→管身段涵管鉆孔、灌注混凝土封堵及回填灌漿→管道兩側(cè)堤身充填灌漿。

3.2.2 涵管封堵施工

(1)涵管(鋼管)的臨時(shí)堵頭施工

涵管的封堵首先對(duì)外江側(cè)臨時(shí)堵頭進(jìn)行施工。此段涵管封堵的關(guān)鍵是抓速度，搶時(shí)間，必須周密計(jì)劃，有序進(jìn)行，其實(shí)施的成敗決定了整個(gè)封堵方案實(shí)施的成敗。本段封堵成功后將為鋼管段的封堵提供可靠的施工條件[2]。

本段封堵長(zhǎng)度不小于10m，開始封堵前，對(duì)鋼管進(jìn)行準(zhǔn)確定位鉆孔，孔徑為φ150，從灘地鉆進(jìn)至鉆穿鋼管并下套管保護(hù)。先進(jìn)行兩側(cè)的碎石灌注當(dāng)作混凝土封堵的小型圍堰，然后接混凝土泵車，采用商品混凝土(水下不擴(kuò)散混凝土)對(duì)中間三孔進(jìn)行灌注，確保混凝土之間灌注密實(shí)，無縫隙，不滲水；灌注完成后，待混凝土凝固達(dá)到齡期后方可進(jìn)行下一道回填灌漿工序施工，回填灌漿利用混凝土封堵灌注孔。

(2)管身堵頭段的施工

待鋼管臨時(shí)堵頭段封堵完成并達(dá)到設(shè)計(jì)齡期后，再進(jìn)行管身堵頭段的施工。對(duì)外江灘地進(jìn)行堵頭段基坑開挖，采用鋼板樁進(jìn)行支護(hù)，中間設(shè)內(nèi)撐，同時(shí)鋼板樁底部遇原鋼管時(shí)，應(yīng)將鋼板樁與原鋼管進(jìn)行焊接牢固，并將基坑內(nèi)部分鋼管(長(zhǎng)2.5m)進(jìn)行截?cái)噙\(yùn)走，再澆筑混凝土堵頭將鋼管包裹起來，長(zhǎng)3m，其中包裹鋼管部分長(zhǎng)1.5m。

(3)涵管(鋼管)堤身段的封堵施工

待管身段堵頭施工完成并達(dá)到設(shè)計(jì)齡期后，再進(jìn)行堤身部位鋼管段的封堵。本段位于堤身段范圍，管徑大，線路長(zhǎng)(長(zhǎng)54.5m)，本段封堵是整個(gè)涵管封堵的重中之重，施工完成后，混凝土之間須澆筑密實(shí)，無滲漏。

本段的封堵分3段進(jìn)行，其中內(nèi)、外江側(cè)各1段，采用C25混凝土進(jìn)行封堵，其中內(nèi)側(cè)段長(zhǎng)為12m，外江側(cè)段長(zhǎng)12.5m，另外一段為堤身段，采用C25輕質(zhì)混凝土進(jìn)行封堵，長(zhǎng)30m；灌注完成后，待混凝土凝固達(dá)到齡期后方可進(jìn)行下一道回填灌漿工序施工，回填灌漿利用混凝土封堵灌注孔。涵管內(nèi)灌注回填封堵需先灌注內(nèi)外江側(cè)普通混凝土后再灌注堤身段輕質(zhì)混凝土；本段施工時(shí)已不再有水位上升的威脅，有充足的時(shí)間精心施工，確保萬無一失[3]。

(4)涵管兩側(cè)堤身段充填灌漿

每根涵管兩側(cè)堤身各設(shè)置2～3排充填灌漿孔，兩側(cè)灌漿孔第一排距鋼管外壁為0.5m，終孔孔距橫向?yàn)?.5m，縱向?yàn)?.5m，孔底深入管底以下2m，涵管兩側(cè)充填灌漿分兩序施工，要求干法造孔并及時(shí)下套管保護(hù)，灌漿單位孔深干料灌入量0.5t/m，采用"少灌多復(fù)"的方法，當(dāng)漿液升至孔口，連續(xù)復(fù)灌三次不再吃漿時(shí)可終止灌漿；灌漿結(jié)束后，掃孔到底，灌注容重大于1.5g/cm3稠粘土漿。

3.3 效果檢查與分析

本工程嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，施工完成后各項(xiàng)檢查結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求，管后未見漏水現(xiàn)象，封堵效果顯著。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，涵管封堵的安全與否直接關(guān)系到圍內(nèi)碼頭建設(shè)、運(yùn)行及江海區(qū)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，是保證碼頭安全實(shí)施及進(jìn)展的關(guān)鍵因素，對(duì)其進(jìn)行全面封堵應(yīng)選擇切實(shí)可行且封堵效果顯著方案十分必要。經(jīng)檢查，本工程封堵方案效果顯著，同時(shí)工期較短，在以后具有線路長(zhǎng)、管徑大、水頭高、技術(shù)要求高的涵管封堵中具有一定參考價(jià)值。