袖阀管注浆施工技术在北京地铁暗挖区间施工中的应用

牛志国

北京城建勘测设计研究院有限责任公司，北京 100101

0 引言

袖阀管注浆是在浆液经过注浆泵加压后，通过连接管进入注浆管，聚集到袖阀管注浆管段，然后通过直径6mm的泄浆孔的PVC管（即袖阀管），在压力作用下，将包裹在PVC管外的橡胶圈胀开。当压力逐渐增大到一定程度，被加压的浆液就会沿着地层结构产生填充、渗透、压密、劈裂流动，浆液在地层中形成固结体，从而达到增加地层强度，降低地层渗透性的目的。北京地铁十四号线右安门外站-北京南站暗挖区间成功地利用了这一技术，在区间正线导洞施工过程中对地层进行超前加固、止水，为暗挖施工提供了安全保障。

1 工程概况

区间自右安门外站沿凉水河北岸向东，穿越开阳里西巷、开阳里东巷、开阳路与北京南站预留工程对接。根据隧道断面的变换，分别采用了台阶法、CRD法、双侧壁导坑法施工，区间全长628.953m，结构顶覆土厚度为12m～15m主要穿越砂土层、粉土层、卵石层。施工难度集中在下面几点：1）区间侧穿凉水河；2）区间下穿老旧平房区；3）结构顶以上土层内有φ1200上水管线、φ1800雨水管线、φ1750mm污水管线等18条风险较大的地下管线。

为了确保施工的安全和进度，改良土体、有效的控制地下水渗漏，区间正线导洞在施工过程中采用了袖阀管注浆加固的施工工艺。

2 区间袖阀管施工过程

2.1 施工前准备情况

1）材料准备：水泥：PO.42.5级普通硅酸盐水泥，存放3个月后必须满足试验要求。水玻璃：40Be'～45Be'；2）配合比要求：水泥浆水灰比为0.8:1； 水泥～水玻璃双液浆W:C=0.8～1:1（重量比）、C:S=1:1（体积比），水玻璃浓度30Be'～35Be'；3）主要机具：ZDY-1500型钻机，KBY-50/70型双液注浆泵，高压管路和搅拌系统。

2.2 袖阀管钻孔施工实施过程

袖阀管钻孔施工包括放样定位、钻机钻孔、插入袖阀管等。

2.2.1 放样定位

根据隧道拱部中心激光在掌子面标出隧道中心线、起拱线上1.5m线作为定位布点坐标XY轴，再通过这些坐标点，采用拉线和卷尺量测的方法定出钻孔孔位。

2.2.2 钻机钻孔

1）利用地质钻机采用φ89的钻头钻孔，钻孔竖向平面误差≤5cm，钻孔角度≤±1度；2）钻机就位后，应使钻机平台平整稳固，在开钻前根据深孔注浆参数中加固范围定出每排钻孔角度，并在钻进2m时及以后每加一节钻杆均需对钻机调平校正；3）圆砾、卵石层中为防止钻孔的塌孔，采用套管跟进钻孔，完成钻孔后，安设注浆管后，将套管拔出；4）为保证钻孔质量，应注意：在钻孔时，保证转速均匀；在换钻杆时，钻杆提升和放下应保持垂直，以免扩孔。

2.2.3 安设袖阀管

在钻孔结束后立即插入袖阀管，袖阀管每节3m，通过螺纹的接头连接，管端加闷盖封闭，管接头密封可靠。袖阀管每节连接好后，依次下放到钻孔中，直到孔底，下放时尽量保证袖阀管的中心与钻孔中心重合。保证袖阀管的上端头露出掌子面10cm～20cm，再用套头套牢，防止杂物进入管内。

2.2.4 清孔

袖阀管安装好并堵头，对管中注入清水，根据现场溢浆孔长度（30cm/段），分段检查袖阀管泄浆孔是否畅通。

2.3 袖阀管注浆施工实施过程

区间采用KBY-50/70双液注浆泵和SYB-60/160单液注浆泵分别对不同的地层进行注浆作业。注浆方式采用后退式分段注浆，注浆过程中做好详细的注浆记录。现场注浆的工艺为：

1）将内管和双塞管连接好放到袖阀管底部；2）将内管顶部和液压注浆泵的出浆端连接，中间接有压力表；3）通过搅拌机配制水泥浆，把配制好的水泥浆注入到塑料容器中；4）在另一塑料容器中，调制水玻璃溶液，使得溶液的浓度在 30 Be'～35Be'之间；5）把液压注浆泵的进浆端分别放到水泥浆和水玻璃溶液中；6）开启液压注浆泵进行注浆，水泥浆和水玻璃的体积比为 1：1；7）注浆压力达到1.5MPa范围内持续5min后，外拔注浆内管，退管长度控制在50cm以内。

2.4 袖阀管注浆结束标准及效果检查

2.4.1 注浆结束标准

深孔注浆结束控制，采用注浆量和注浆压力双控方法，以浆液注入量控制为主，泵送终止压力控制为辅。一方面每节（0.5m）注浆量控制在0.1m3～0.2m3；另一方面注浆压力达到设计控制值1.5MPa，持续稳定压力5min，压力不低于1.0MPa。

2.4.2 效果检查

注浆效果检查主要包括土体粘结力检查和渗水检查。土体粘结力检查通过地质钻机取芯，报送试验室检查注浆体强度是否达到设计值。

3 地面沉降监测

通过对沉降数据的采集，分析利用袖阀管注浆对地层加固，减少施工及环境安全的效果。监测数据分析显示，平房区沉降量最大值为-5.9mm、管线沉降量最大值为-5.4mm、地表沉降量最大值为-12mm，而且沉降速率比较均匀，控制在1mm/d以内。说明袖阀管注浆方法对地下水的控制、地层加固、控制沉降量具有良好的效果。

4 结论

右安门外站-北京南站暗挖区间水文地质条件较为复杂，区间正线存在两层地下水（上层滞水、潜水），结构顶板主要位于中砂⑥层。为了更好的控制由于施工引起的沉降量，区间隧道正线导洞施工采用袖阀管注浆工艺。现场施工情况证明，利用袖阀管注浆工艺，对加固掌子面前方土体、提高地层刚度效果明显，对地下水的防渗、堵漏能够起到明显的控制作用，能有效地降低暗挖施工的风险。

[1]刘长生.袖阀管注浆法在公路路基病害处治中的应用[J].山西建筑，2008(13).

[2]陈志良.袖阀管注浆工艺在深圳地铁基础加固中的应用.铁道标准设计，2005(12).