袖阀管注浆技术在地层加固中的应用

陈浩 李松 曾博文

摘要：介绍了袖阀管注浆法在破碎围岩地层注浆加固中的应用，探讨了袖阀管注浆的设计参数、施工工艺和技术要点，对比传统注浆工法，论述了袖阀管注浆工法的优缺点，并对袖阀管注浆工法的改进方向提出了建议，可为类似工程的设计施工和优化提供参考。

关键词：袖阀管注浆;围岩加固;设计参数;施工工艺

袖阀管注浆是PVC注浆管和加压钢管将注浆液压入袖阀管对应的地层，在浆液的内压力作用下浆液通过的袖阀管的泄浆孔，浆液就沿着原地层土体结构产生流动，引发地层劈裂延伸扩展形成固结体，从而使地层渗透性降低而强度得到提高和一种工程技术[1]。当前，袖阀管注浆技术得到工程技术人员关注，相比传统地基处理方法，袖阀管注浆工法在沿海城市地铁建设项目具有更明显的效益[2]，并在基坑、路堤和软土地基等工程中得到广泛应用[3-4]，也引起不少学者对其加固机理和优化设计方面的研究[5-6]。本文以某隧道浅埋地段围岩注浆加固为例，重点论述了袖阀管注浆的设计和施工要点，分析了袖阀管注浆技术的优缺点，为类似工程提供参考。

1.袖阀管注浆加固设计

隧道全长13.482km，最大埋深656m，浅埋地段埋深5～8m，隧道洞身穿越地层主要为强风化泥岩夹砂岩，地表地层主要为块石土，石质成分为弱风化泥质灰岩、砂岩、泥岩类，剩余为砾石、砂及粉质粘土填充。

袖阀管注浆可有效加固结松散体，控制和减少隧道内围岩变形，同时在地表上增加沟渠混凝土铺砌，形成一道防水帷幕，可防止地表水向隧道内渗流及其对地表进行冲刷。根据工程特点，在隧道浅埋段隧道两侧边墙外5m范围采用袖閥管注浆加固岩堆碎石土，采用1m×1m交错布置，袖阀管伸至侧边墙基底以下1m，且嵌入基岩不少于0.5m。

袖阀管采用Φ48PVC管加工制作，根据注浆地层特点，在注浆加固地层范围内沿管体每隔0.35m钻设1圈6个射浆孔，外套软橡胶膜，不注浆加固地层的管体不开孔。注浆孔钻孔直径91mm，在不注浆加固地层中管体与钻孔壁间设置套壳料，下管到位后灌筑套壳料。

套壳料采用膨润型黏土和水泥浆液搅拌而成，套壳料参考配合比为水泥∶黏土∶水=1∶1.5∶2。注浆液采用水灰比0.4～0.8的水泥浆，注浆压力0.4～1.2MPa。通过现场注浆试验确定具体注浆压力，配合比等有关参数和合理的施工工艺。

2.关键技术

止浆装置作为袖阀管的重要组成部分，一方面可保证袖阀管在预定位置注浆，另一方面可防止串浆或回流，内部止浆圈的密封性、外部橡胶圈的力学性和套壳料的配置应当作为设计的关键技术，此外，合理的注浆压力和浆液固结强度控制也是设计成败的关键。

（1）注浆材料及配合比：注浆水灰配比0.4～0.8，水泥采用P.O42.5西南水泥，水采用经检验合格的地下水。

（2）注浆设备：采用高压注浆双液注浆泵及制浆设备组合注浆。

（3）注浆工序：利用清水将袖阀管清洗干净，通过注浆泵对袖阀管的持续增压，使套壳料开孔，同时灌注设计配比的水泥净浆。过程中人为观察地表及周边环境变化，做到施工过程动态监控。

（4）注浆压力：视现场钻孔试验情况，注浆压力为0.4～1.2MPa。

（5）注浆标准：正常情况下，当注浆压力和进浆量达到设计要求时即可停止注浆，对有注浆难度的孔，袖阀管注浆压力以0.75MPa控制。

（6）效果检验：待注浆结束14d后，在现场作3组以上取芯试验，每组不少于3个钻孔。衬砌外10m范围加固土体取芯率要求达到70%以上。

（7）现场恢复：整理施工场地，清理施工垃圾。

3.施工技术要点

⑴钻孔与注浆同时作业时，钻孔与待注浆孔间距不应小于6m。

⑵灌注时应密切观察注浆压力变化，使其达到饱满的注浆效果，同时防止压力过大发生爆管。

⑶施工中应时刻观察判断是否达到设计注浆量要求，作业时，应每500mm记录一次注浆参数。

⑷中途因故障停止注浆时，应立即冲洗注浆管和袖阀管，以便下次注浆作业。

⑸每次灌注的浆液停置超过3小时，应及时废弃，重新进行拌制。

⑹开挖前，通过超前水平钻孔及加深炮孔等地质检测手段详尽掌握地表袖阀管注浆的扩散情况及地下水的变化情况。当发现有注浆不饱满区域或地下水较集中时，根据位置和延伸情况，可采用长5.0m以内长度不等的钢花管以35～45°外插角进行洞内补强处理。

⑺地表注浆在隧道开挖前立即施作，钻孔时应严格按照设计孔位施工，各孔间间距允许偏差不超过±2cm。

⑻为防止地层裂隙或压力较大时，浆液流失或其他孔位串浆现象，防止作用丧失，严格控制浆液的注浆速率不大于10L/s。

⑼如发生地表冒浆现象，应降低注浆压力，提高浆液的维勃稠度或掺入早强类外加剂。

4.袖阀管注浆工法评价

相比传统的注浆工法，袖阀管注浆工法具有以下特点：

⑴钻孔作业和注浆作业可分别进行，注浆效率得到大幅提升，节约工期效益显著。

⑵袖阀管注浆可以在预定区段持续注浆，发生冒浆和串浆情况几率低，注浆区段长度可根据地层条件进行调整，亦可重复注浆，能达到良好的围岩固结和止水效果。

⑶分段控制注浆，可以适时调节注浆压力，当注浆压力较小时，水平流动的浆液可有效地压密土体，注浆压力较大时，垂直流动的浆液在土体中易产生劈裂效应，从而达到更好的加固效果。

当然，袖阀管注浆也存一些不足，例如袖阀管外套管在注浆后不能回收利用，造成施工成本升高，对施工工艺要求较高，工人操作具有一定难度，可能拖慢施工进度。今后可从这些方面针对袖阀管注浆工法进行改进。

5 结论

本文对隧道浅埋段围岩堆积碎石土的袖阀管注浆加固技术进行探讨，介绍了袖阀管注浆原理及在本工程中的设计参数、施工工艺和技术要点，对比传统注浆工法，总结了袖阀管注浆工法的优缺点，提出了袖阀管注浆的改进方向，为类似工程的设计施工及技术创新提供参考。

参考文献：

[1]高大钊，袁聚云.土质学与土力学（第3版）[M]. 北京： 人民交通出版社， 2001..

[2]孔少波，王兴猛，张玉川. 水平袖阀管深孔注浆在广州地铁中的应用[J].现代隧道技术， 2003， 40（4）： 46- 51.

[3]张明.隧道强透水砂砾地层袖阀管地表注浆加固工艺研究[J].隧道建设， 2014，34（10）： 975- 980.

[4]章寰.袖阀管双液浆工法在超深基坑中的应用技术[J].铁道建筑技术， 2011 （ 9 ） ： 68-72.

[5]朱登元，管延华，刘惠忠，等.袖阀管劈裂注浆加固粉土路基实验研究[J].岩土工程学报， 2012，34（ 8 ） ： 1425-1431.

[6]周志军.何剑.彭帝.等.袖阀管注浆法加固地基技术的改进与应用[J].地球科学与环境学报， 2014， 36（3）： 130- 135.

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