浅析穿堤涵管封堵设计——以江门市西江发电厂涵管封堵工程为例

秦 蕾

(江门市科禹水利规划设计咨询有限公司，广东 江门，529000))

1 工程概况

江门市西江发电厂位于江门市江海区江新联围堤段。西江电厂始建于上世纪90年代，主要经营火力发电，现已拍卖，规划建设公共码头，为保障堤内人民生命财产安全、江新联围堤防安全稳定及公共码头项目的施工进展，需对电厂与西江连接的3条取、排水涵管进行封堵。涵管均为钢管，管径为2.2m～2.8m，长度为132.5m～210m，进出口均无闸门控制，为江新联围穿堤涵管，管底距离堤顶高差约11m。

2 涵管封堵重难点分析

涵管穿越江门市江新联围，江新联围是广东省十大堤围、珠江三角洲五大重点堤围之一，更是江门市最重要的防洪屏障。保护人口130万，保护GDP超过800亿元，江新联围大堤可抵御50年一遇洪水和100年一遇台风暴潮。同时原涵管连接的发电厂已规划成公共码头项目，因此本次封堵对江门市至关重要。本次涵管封堵共3根，均为钢管，管径为2.2m～2.8m，长度为132.5m～210m，属于自流管，进、出口均无闸门控制。

本工程涵管不同于普通涵管，本次封堵的重难点主要有：①管底距离堤顶高差约11m，埋藏深；②管道线路走向不明确，进口较低且位于河床，被外江水位淹没；③涵管与外江侧连通，水头高，无闸门控制；④涵管管径大、线路长；⑤汛期将至，施工工期较短，同时受潮汐影响；⑥基础为淤泥，深约30m；⑦技术要求高，安全风险及施工难度大。

3 涵管封堵设计及技术要求

由于涵管堤内侧厂房已拆除，涵管封堵应在汛期前全部完成，由于受潮汐影响，应在低水头施工，减少施工难度及费用。根据涵管的重难点分析，本次封堵方案设计及施工必须计划周密、准备充分、协调一致，才能确保整个工程安全、质量等技术要求[1]。

3.1 封堵设计

涵管的封堵设计(如1图所示)主要分4大工艺，分别为外江侧堵头封堵设计、混凝土截渗墙浇筑、涵管内混凝土封堵、堤身充填灌浆。同时涵管在进行封堵前需对封堵段采用高压水进行冲洗，主体施工完成后对因施工造成的防浪墙、堤顶路面等损毁部位进行恢复。具体封堵措施设计包括：

(1)在外江侧滩地部分对原取、排水钢管进行一段钻孔灌浆封堵作为堵头，全长10m，共设5个灌注孔，孔径φ150，采用套管护壁，为减少潮水位对灌注影响，在两侧各1孔(1#、5#)灌碎石，中间3孔(2#-4#)灌注C25水下不扩散混凝土；灌注完成后再对涵管顶拱部分进行复灌水泥浆(回填灌浆)；灌完碎石后在灌注混凝土前需用高压水枪进行管内冲洗，以免管内可能存在淤泥影响混凝土的凝结。

(2)在外江临时堵头与堤防外江侧护坡之间进行管身段堵头基坑开挖，采用钢板桩进行支护，按一管一坑布置，对基坑内部分钢管进行截断，然后再浇筑3m长C25混凝土堵头将钢管进行包裹，其中包裹钢管段长为1.5m。

(3)然后对涵管进行回填封堵，其中堤身外的两侧(外江侧及堤内侧)采用钻孔灌注C25混凝土封堵。由于原涵管采用顶管法施工，原涵管基础未进行过任何基础处理，而且基础为淤泥层，为减少堤防沉降，堤身段采用钻孔灌注C25轻质混凝土进行回填封堵，在回填封堵后再对涵管顶拱部分进行回填灌浆。涵管内灌注回填封堵需先灌注内外江侧普通混凝土后再灌注堤身段轻质混凝土，同时在混凝土灌注完成7d后再复灌水泥浆(顶拱回填灌浆)。临时封堵段全长54.5m，其中外江侧封堵段长12.5m，堤内侧长12m，堤身段轻质混凝土封堵长30m。钻孔布置在灌浆段的管顶，为一排，孔径为φ150，孔距为1.5m，采用套管护壁。

图1 涵管封堵设计平面布置

(4)最后对原涵管两侧所处的堤身部分进行充填灌浆，灌浆材料采用掺10%水泥粘土浆，涵管两侧各设2～3排，每排12孔，终孔孔距为2.5m，排距为1.5m，其中第一排距涵管外壁为0.5m，孔底深入管底以下2m，灌浆孔采用梅花型布置，分两序(Ⅰ、Ⅱ序列孔间隔布置)灌浆(如图2、图3所示)。

图2 涵管封堵1-1断面

图3 涵管封堵2-2断面

3.2 施工工艺及技术要点

3.2.1 施工工艺

整个涵管的封堵分四大工序进行，分别为外江侧临时堵头封堵、管身段堵头浇筑、涵管内混凝土封堵、堤身充填灌浆。开始封堵前，整条管道内的淤沙、杂物等应用高压水枪冲洗干净。其施工工艺如下：

外江侧临时堵头钻孔、灌注混凝土封堵及回填灌浆→管身段堵头封堵→管身段涵管钻孔、灌注混凝土封堵及回填灌浆→管道两侧堤身充填灌浆。

3.2.2 涵管封堵施工

(1)涵管(钢管)的临时堵头施工

涵管的封堵首先对外江侧临时堵头进行施工。此段涵管封堵的关键是抓速度，抢时间，必须周密计划，有序进行，其实施的成败决定了整个封堵方案实施的成败。本段封堵成功后将为钢管段的封堵提供可靠的施工条件[2]。

本段封堵长度不小于10m，开始封堵前，对钢管进行准确定位钻孔，孔径为φ150，从滩地钻进至钻穿钢管并下套管保护。先进行两侧的碎石灌注当作混凝土封堵的小型围堰，然后接混凝土泵车，采用商品混凝土(水下不扩散混凝土)对中间三孔进行灌注，确保混凝土之间灌注密实，无缝隙，不渗水；灌注完成后，待混凝土凝固达到龄期后方可进行下一道回填灌浆工序施工，回填灌浆利用混凝土封堵灌注孔。

(2)管身堵头段的施工

待钢管临时堵头段封堵完成并达到设计龄期后，再进行管身堵头段的施工。对外江滩地进行堵头段基坑开挖，采用钢板桩进行支护，中间设内撑，同时钢板桩底部遇原钢管时，应将钢板桩与原钢管进行焊接牢固，并将基坑内部分钢管(长2.5m)进行截断运走，再浇筑混凝土堵头将钢管包裹起来，长3m，其中包裹钢管部分长1.5m。

(3)涵管(钢管)堤身段的封堵施工

待管身段堵头施工完成并达到设计龄期后，再进行堤身部位钢管段的封堵。本段位于堤身段范围，管径大，线路长(长54.5m)，本段封堵是整个涵管封堵的重中之重，施工完成后，混凝土之间须浇筑密实，无渗漏。

本段的封堵分3段进行，其中内、外江侧各1段，采用C25混凝土进行封堵，其中内侧段长为12m，外江侧段长12.5m，另外一段为堤身段，采用C25轻质混凝土进行封堵，长30m；灌注完成后，待混凝土凝固达到龄期后方可进行下一道回填灌浆工序施工，回填灌浆利用混凝土封堵灌注孔。涵管内灌注回填封堵需先灌注内外江侧普通混凝土后再灌注堤身段轻质混凝土；本段施工时已不再有水位上升的威胁，有充足的时间精心施工，确保万无一失[3]。

(4)涵管两侧堤身段充填灌浆

每根涵管两侧堤身各设置2～3排充填灌浆孔，两侧灌浆孔第一排距钢管外壁为0.5m，终孔孔距横向为1.5m，纵向为2.5m，孔底深入管底以下2m，涵管两侧充填灌浆分两序施工，要求干法造孔并及时下套管保护，灌浆单位孔深干料灌入量0.5t/m，采用"少灌多复"的方法，当浆液升至孔口，连续复灌三次不再吃浆时可终止灌浆；灌浆结束后，扫孔到底，灌注容重大于1.5g/cm3稠粘土浆。

3.3 效果检查与分析

本工程严格按照设计要求进行施工，施工完成后各项检查结果均满足设计要求，管后未见漏水现象，封堵效果显著。

4 结语

综上所述，涵管封堵的安全与否直接关系到围内码头建设、运行及江海区人民群众的生命财产安全，是保证码头安全实施及进展的关键因素，对其进行全面封堵应选择切实可行且封堵效果显著方案十分必要。经检查，本工程封堵方案效果显著，同时工期较短，在以后具有线路长、管径大、水头高、技术要求高的涵管封堵中具有一定参考价值。