邵紅艷，厲富強(qiáng)

（浙江省金華市農(nóng)村水利管理處，321000，金華）

一、工程概述

1.工程簡況

磐安縣位于浙江省中部,是一個(gè)典型的山區(qū)縣，素有 “九山半水半分田”之稱，為純山區(qū)地質(zhì)特征，“中間高四周低”地形地貌，相對(duì)落后的經(jīng)濟(jì)狀況。全縣1～10萬m3重要山塘131座，其中53座為屋頂山塘。近幾年隨著對(duì)水庫、河道加固改造，有效保障了工程的安全運(yùn)行。目前水利工程防汛壓力主要集中在山塘安全運(yùn)行上。山塘一旦出現(xiàn)安全問題，將嚴(yán)重威脅到下游人民生命財(cái)產(chǎn)安全。全縣山塘總蓄水量315.13萬m3，是30個(gè)小型灌區(qū)近5萬畝 （1 hm2=15畝）農(nóng)田的主要水源。此外，山塘還承擔(dān)著農(nóng)民飲水、農(nóng)村環(huán)境、農(nóng)居消防等綜合功能，是山區(qū)農(nóng)民賴以生存的基礎(chǔ)，為磐安縣工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展發(fā)揮了巨大作用。

這些山塘大多建于20世紀(jì)五六十年代,受當(dāng)時(shí)條件限制,普遍存在工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低、管理不規(guī)范、施工質(zhì)量不高等問題，特別是壩內(nèi)埋置的放水涵管，結(jié)構(gòu)材料多種多樣。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有素混凝土管、石板蓋涵、瓦管和木管等，經(jīng)多年運(yùn)行，90%以上山塘涵管存在老化、破損、裂縫、沉陷、坍塌等安全隱患。因此，對(duì)放水涵管進(jìn)行處理是山塘整治的重要建設(shè)內(nèi)容，也是保證山塘大壩安全運(yùn)行的首要條件。

2.磐安非開挖技術(shù)實(shí)施的背景

2012年7月,磐安縣被列入浙江省第四批中央財(cái)政小型農(nóng)田水利重點(diǎn)縣。根據(jù)三年建設(shè)方案，磐安縣小型農(nóng)田水利重點(diǎn)縣總投資為1.01億元，其中62座病險(xiǎn)山塘整治列入重點(diǎn)縣水利專項(xiàng)山塘整治，這些山塘均需對(duì)涵管進(jìn)行處理。

浙江省山塘綜合整治技術(shù)導(dǎo)則規(guī)定：土石壩壩下涵管原則上廢除，廢除后根據(jù)實(shí)際情況可采取設(shè)置倒虹吸管、開挖隧洞或在壩頭基巖中明挖設(shè)置埋入式的鋼筋混凝土涵管方式。這些處理方法雖為近年山塘除險(xiǎn)加固發(fā)揮了巨大的作用，但在具體實(shí)施與工程建后運(yùn)行中，三種涵管處理方法也存在一定的局限性，不是很理想。①設(shè)置倒虹吸管。在2002年至2005年之間，磐安縣對(duì)尚湖鎮(zhèn)沙塘塢山塘、南樹塢山塘等6座山塘在原涵管廢除后采用虹吸管放水。采用該方式投資較省，施工也方便，但在實(shí)際運(yùn)行中，由于管道銹蝕、漏氣等原因運(yùn)行壽命不長。同時(shí)由于每次放水都要進(jìn)行沖水，管理麻煩，農(nóng)民對(duì)采用倒虹吸放水不太愿意接受。②開挖隧洞。由于山塘開挖隧洞普遍不長，工程量較小，加上炸藥審批困難，在山塘整治等小工程上施工隊(duì)伍也非常難找，隧洞開挖方案不易實(shí)施，特別是在隧洞施工中因離壩頭較近，易存在對(duì)壩肩振動(dòng)的問題。③壩頭明挖埋管。該方案相對(duì)來說開挖工程量較大，磐安屬山區(qū)縣，山塘大壩不長，壩高較高，采用涵管開挖重新埋設(shè)的方案，大半個(gè)山塘都得重建，不僅工期長、壩體回填質(zhì)量及新老壩體接觸部位處理質(zhì)量不好控制等原因，容易在日后運(yùn)行過程中發(fā)生新的安全問題。

為尋求安全、可靠、施工方便的放水涵管處理方法，磐安縣經(jīng)過多次考察、研討，最終確定在條件允許的山塘采用非開挖技術(shù)，對(duì)存在安全隱患的涵管進(jìn)行報(bào)廢處理，重新在左右壩頭山體合適位置采用非開挖技術(shù)新建涵管。磐安縣2012年綜合整治山塘20座，其中采用倒虹吸建涵管3座，壩頭明挖設(shè)置埋入式涵管2座，老涵管套管灌漿處理2座，采用非開挖技術(shù)處理涵管13座，占到了山塘整治總數(shù)的65%。

二、非開挖技術(shù)應(yīng)用情況

非開挖技術(shù)是指通過導(dǎo)向、定向鉆進(jìn)等手段，僅在進(jìn)出口地表極小部分開挖的情況下，敷設(shè)、更換和修復(fù)各種地下管線的施工新技術(shù)，對(duì)地表干擾小，因此具有較高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效果。該技術(shù)源于20世紀(jì)70年代，于90年代傳入我國，目前被廣泛應(yīng)用于給排水、電力通信、石油燃?xì)獾阮I(lǐng)域的新管道建設(shè)和舊管道修復(fù)。

水利工程因大多坐落于山區(qū)，交通不便，施工條件相對(duì)較差，機(jī)械設(shè)備進(jìn)出場(chǎng)難度大，且工程地質(zhì)以弱化巖為主，不同于黏土、砂礫層等軟基，鉆孔難度較大，因此在水利工程上還很少應(yīng)用，更未得到普及。

三、非開挖技術(shù)六步施工法

1.進(jìn)場(chǎng)

在設(shè)備進(jìn)場(chǎng)前，應(yīng)開挖平整好工作平臺(tái)并壓實(shí)，保證設(shè)備通行及進(jìn)出場(chǎng)，考慮孔洞布置及孔洞縱向坡降等因素，滿足設(shè)備施工要求。施工平臺(tái)應(yīng)略高于孔洞進(jìn)口，本工程在高于孔洞進(jìn)口0.2～0.3m、距離洞口6～10m位置設(shè)置操作平臺(tái)。進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試、檢查、測(cè)試，確保設(shè)備安全運(yùn)行。

2.導(dǎo)向

山塘涵洞長度普遍較短，可根據(jù)施工圖設(shè)計(jì)在地面上初步擬定鉆孔走向，然后用儀器測(cè)定進(jìn)出口平面位置和高差，依據(jù)洞軸線長度和高差計(jì)算鉆孔縱坡，確定鉆孔偏角，根據(jù)縱坡和偏角調(diào)整鉆桿入巖角度，完成后即可開始鉆進(jìn)施工。鉆進(jìn)施工過程在導(dǎo)向儀的指引下，及時(shí)調(diào)整和修正鉆頭鉆進(jìn)方向，確保導(dǎo)向孔按設(shè)計(jì)順利成孔。

3.擴(kuò)孔

導(dǎo)向孔挖掘完成后，在出口將擴(kuò)孔器連接在鉆桿上，再回拖鉆桿進(jìn)行回?cái)U(kuò)。具體施工可根據(jù)洞徑的大小或地層復(fù)雜情況分次或多次回?cái)U(kuò)，直至達(dá)到符合設(shè)計(jì)要求。

4.沖洗

鉆孔回?cái)U(kuò)完成后應(yīng)對(duì)孔洞進(jìn)行沖水清洗，清除孔內(nèi)斷層或破碎帶掉落的石塊或石碴，為下一步鋪設(shè)管道做好準(zhǔn)備。

5.拉管

沖洗完成后將管道連接在鉆桿上利用鉆機(jī)回拉，將管道拖入已擴(kuò)鉆孔內(nèi)，完成管道鋪設(shè)施工。回拖過程為了避免鉆孔中的落石、掉渣等問題，要求對(duì)管道進(jìn)行預(yù)先連接，并一次性完成拖管，確保連接質(zhì)量和鋪管的順利完成。

6.灌漿

鋪管完成后應(yīng)對(duì)管壁與巖石接觸的縫隙進(jìn)行灌漿，對(duì)進(jìn)出口兩端進(jìn)行封堵并預(yù)埋灌漿管，對(duì)管壁縫隙全段灌漿以防止管道老化后涵洞過水對(duì)洞壁沖刷影響。

四、適用范圍及效率

1.適用范圍

從磐安實(shí)施的工程情況看，該技術(shù)適宜黏土、亞黏土、礫石土、風(fēng)化巖及弱風(fēng)化巖等，硬度較大的基巖除效率略低以外也可使用。在鋪管材料的選擇上可選范圍也較大，在彎孔中可鋪設(shè)柔性管(如PVC、PE管等)、在直孔中除可鋪設(shè)柔性管道外，也可鋪設(shè)剛度較大的管材（如鋼管、鑄鐵管等）；鋪設(shè)管徑與長度可根據(jù)需要進(jìn)行選擇。磐安縣工程地層大多為風(fēng)化巖或弱風(fēng)化巖，本次山塘整治鋪設(shè)管道均采用DN250PE管，鋪設(shè)長度約40 m～60 m，工程在實(shí)施過程中較為順利。

2.施工效率

根據(jù)對(duì)新渥下塢和仁川橫塢山塘的鉆孔施工情況統(tǒng)計(jì)，采用ZT—25型鉆機(jī)，在Ⅷ～Ⅹ級(jí)巖石地層中導(dǎo)向鉆進(jìn)速度約為3 m/h，回?cái)U(kuò)進(jìn)度也為3 m/h，因此對(duì)于40～60 m洞長僅需14～20 h即可完成導(dǎo)向鉆孔，從鉆孔到鋪管一般7天時(shí)間可全部完成。如遇風(fēng)化巖或礫石土則鉆進(jìn)速度更快，效率較高。

五、工藝局限與注意事項(xiàng)

1.工藝局限

①地形條件。該技術(shù)對(duì)壩址位置有要求，山塘涵管要求在壩頭基巖中鉆孔，因基巖強(qiáng)度高、導(dǎo)線距離短，無法實(shí)現(xiàn)大角度轉(zhuǎn)彎，則要求大壩的位置應(yīng)在兩岸山脊，如位于兩側(cè)山體的山谷地帶，則對(duì)非開挖技術(shù)的施工應(yīng)用不太理想。

②進(jìn)場(chǎng)道路。因設(shè)備重量一般為8～10 t，功率大的設(shè)備重量更重，必須修建臨時(shí)道路，否則鉆機(jī)無法進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。同時(shí)該機(jī)爬坡能力較弱，路面要求平整堅(jiān)硬，道路坡降不宜過陡。

③單價(jià)確定。非開挖鉆孔鋪管施工技術(shù)是一項(xiàng)新的施工工藝，水利水電工程概算（預(yù)）算定額中尚無該項(xiàng)內(nèi)容，在其他行業(yè)的定額中也無類似的導(dǎo)線距離短、基巖強(qiáng)度高的鉆孔單價(jià)依據(jù)，只能采用市場(chǎng)價(jià)加洽談方式，要科學(xué)確定單價(jià)還有一定難度。

2.施工注意事項(xiàng)

①注意卡管。在鉆孔回?cái)U(kuò)完成后，如孔內(nèi)石碴未清理干凈，易在鋪管過程中發(fā)生卡管情況，影響施工進(jìn)度。因此對(duì)有斷層或破碎帶的鉆孔必須認(rèn)真細(xì)致沖洗，且沖洗完成后即組織鋪管施工，不得停頓時(shí)間過長，避免卡管。

②注意防護(hù)。該技術(shù)可從上游向下游順坡開挖，也可從下游向上游逆坡開挖，施工部署靈活方便。但在順坡開挖時(shí)，施工平臺(tái)就在山塘庫區(qū)內(nèi)，高程接近死水位，在施工時(shí)需做好設(shè)備的防護(hù)工作，特別是啟閉機(jī)無法開啟、老涵管坍塌封堵無法排水的山塘，需做好雨期設(shè)備防淹工作，避免受淹。

六、結(jié) 論

磐安目前設(shè)計(jì)的13座山塘均已采用該方法完成涵管的處理，累計(jì)鉆孔鋪管長度達(dá)660 m，平均每座山塘約50 m，最長的達(dá)85 m，同時(shí)投入非開挖機(jī)械3臺(tái)。從實(shí)際應(yīng)用來看，效果不錯(cuò)，主要有四項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：①施工進(jìn)度快。非開挖技術(shù)施工天氣影響不大，有利于工期控制，在工期短，實(shí)施任務(wù)重的重點(diǎn)縣建設(shè)中顯得尤為重要。②施工安全有保障。非開挖施工對(duì)周圍環(huán)境及壩肩影響最小，與隧洞爆破相比更安全。③長效運(yùn)行有保障。非開挖水平定向鉆孔鋪管，使得工程在建后管理更方便，使用年限更長久。④該施工工藝對(duì)地質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)。特別是能在弱風(fēng)化基巖中鉆孔鋪管，在全省水利工程施工中具有普遍意義，同時(shí)該工藝不影響老壩體安全，避免了壩體開挖后回填質(zhì)量不達(dá)標(biāo)影響安全的問題，能保證原壩體的安全?？傮w上說，該工藝的運(yùn)用達(dá)到了技術(shù)引進(jìn)的預(yù)期目的，為解決山塘涵管改造困難打開了視野、提供了一種全新思路。