袖阀管注浆在基础加固中的应用

曹扬政

广东省核工业地质调查院，广东 广州 510800

1 袖阀管注浆施工概述

袖阀管注浆是一种比较先进的注浆工艺，该方法结合了劈裂注浆、压密注浆与渗入注浆3种注浆方法的优点，施工时运用该方法可以很好地控制注浆范围和注浆压力，发生冒浆和串浆的可能性非常小，同时可以进行二次注浆。因此，该方法对地基加固处理和软基处理以及建筑物的纠偏加固效果显著。

1.1 袖阀管注浆施工原理

袖阀管注浆是通过注浆泵加压，使注浆液进入袖阀管注浆管段，在压力作用下，包裹在PVC管外的橡胶圈会被冲开，套壳料会被挤碎。随着注浆泵的持续加压，浆液会沿着地层缝隙流动，将地层结构填充、渗透、密实，使劈裂裂缝继续向外延伸。待压力达到设计值，持续一段时间，压力平稳后，浆液和土壤凝聚在一起形成固结体，从而达到提高地层强度、降低地层渗透性的目的。

1.2 袖阀管注浆施工工艺特点

袖阀管结构由各种直径大小的PVC外管、橡胶套、堵头、接头、盖帽、止浆圈等构成。橡胶圈、套壳料、双塞管等几个特殊构件，使袖阀管注浆施工工艺综合了劈裂注浆、压（挤）密注浆与渗入注浆3种施工工艺的优点。该施工工艺避免了注浆时出现冒浆、串浆的问题，也可以根据需要进行分段注浆，或者同一注浆段重复注浆，极大地提高了施工效率，与其他注浆技术相比，更适用于各种岩土软基处理，以及公路路基、建筑等地基加固工程。

橡胶圈起到单向阀门的作用，注浆时橡胶圈被胀开，浆液进入地层，停止注浆时橡胶圈封闭泄浆孔，阻止浆液逆向进入袖阀管内。

套壳料起到分段注浆的定向作用，套壳料硬化后，在袖阀管周围形成一圈保护层，分段注浆时，浆液在袖阀管有孔的部位挤碎套壳料，而上下部分的套壳料因未受到破坏而阻止了浆液的上下流动，这样浆液就只在套壳料已挤碎的那一段横向流动，增加了地层加固半径。

双塞管起到增压的作用，当浆液通过注浆内管进入双塞管后，在压力作用下，浆液从内管上的出浆孔流进袖阀管和双塞管中间层，压力达到一定程度后，橡皮帽将被顶起，随着浆液的聚集，袖阀管外侧的橡胶圈被胀开，套壳料被挤碎，从而将浆液挤压至地层中。

2 袖阀管注浆工艺的应用实例

2.1 工程概况

连州某光伏项目周边边坡为填土边坡，高度为4～8m，原始边坡裸露，南侧与东侧边坡较高。因连降大雨，坡顶面未做防水措施，雨水下渗，且由于填土部分压实不够，土层较松散，导致建筑物地基发生沉降，场内填土地基不均匀沉降，导致边坡变形，边坡坡面出现滑动开裂现象。

2.2 岩土体结构及其力学性质

根据项目岩土工程勘察报告（初步勘查阶段），场地内普遍为下伏基岩，为第三系泥岩，各岩土层分述如下。

1-1层为强风化泥质粉砂岩，褐红色、暗红色，岩石结构大部分受风化破坏，岩芯多呈半岩半土状、块状，岩块易击碎，遇水易软化崩解，局部夹少量中风化岩块，其中上部0.4m为坡残积可塑状粉质黏土。岩体基本质量等级分类为Ⅴ级。全部钻孔均有揭露该层，揭露层厚1.2～1.8m，平均厚度为1.57m。

1-2层为中风化泥质粉砂岩，褐红色，泥、钙质胶结，中厚层状构造，节理裂隙较发育，岩质较软，岩芯多呈短柱状、块状，锤击声哑，易碎。岩石为软岩，岩体较破碎。岩体基本质量等级分类为Ⅴ级。全部钻孔均有揭露该层，揭露层厚3.2～3.8m，层面埋深为1.2～1.8m。

2.3 治理方案

此次边坡变形是由场内填土地基不均匀沉降导致，治理工程的设计思路是场内填土加固后固脚和隔水。主要采取的措施有袖阀管注浆、挡土墙、拱形骨架植草以及排水措施、地面硬化等。在进行边坡治理前，采用小型压路机将场地内填土压实，让边坡充分变形后再治理，然后用袖阀管注浆加固地基。待地基加固完全后，再进行边坡坡面防护、场内排水系统、地面硬化隔水等措施。

2.4 袖阀管注浆施工

（1）袖阀管设计参数。袖阀管以进入原状土1m深度控制，袖阀管材料采用φ48mm的PVC管，钻孔直径为90mm，钻孔角度为90°（垂直地面）。采用强度等级为32.5的硅酸盐水泥注浆，注浆压力控制在1～2MPa，水灰比控制在0.6～ 0.8。

（2）工艺流程。按照以下工艺流程进行袖阀管注浆施工。

第一，测量放样。按照设计标高和间距定好孔位，袖阀管间距为1.5m×1.5m，按梅花形布置，同时要对照业主提供的地下管线图，避免所布孔位与地下管线位置冲突。

第二，钻孔。按照测量放线所布置的孔位，钻机就位，然后检查并校正钻杆的垂直度，钻孔过程中采用泥浆循环护壁成孔，钻孔完成后立即清孔。

第三，袖阀管安装。清理钻孔后拔出内钻杆，将预制好的袖阀管插入孔底，同时要保证袖阀管在钻孔中央位置，便于套壳料将袖阀管均匀包裹，下袖阀管时将套壳料注料管一同下入孔内。该加固项目实际钻孔深度在8～11m，根据钻孔深度确定袖阀管的长度，袖阀管安装时必须高出地面0.3m，实际袖阀管安装长度为孔深加0.3m，然后将袖阀管管口用保护帽套好，防止杂物进入管内。

第四，灌注套壳料。每完成一钻孔，立刻灌注套壳料，防止塌孔。将配好的套壳料注入套壳料注料管，套壳料会从孔底向外返浆，待孔内套壳料注满后方可关闭排气管的阀门。

第五，水泥浆浆液配置。根据设计水灰比要求，计算出搅拌机每一次搅拌所需的水泥量和用水量，搅拌均匀后倒入储浆池内。如遇到特殊情况必须暂停注浆时，水泥浆液若发生沉淀、离析现象，必须进行二次搅拌，待浆液符合要求后方可使用。

第六，注浆。待套壳料养护2～3d后开环。注浆过程中主要通过查看压力表、注浆量判断注浆的实施效果。注浆采取由外到内、自下而上的顺序，即先从最外侧孔开始注浆，然后逐步隔孔交替进行往内侧孔推进，以控制浆液扩散范围，保证注浆效果。每段注浆时，压力表会出现两次峰值。在注浆刚开始，冲破套壳料之前会出现第一次峰值，当套壳料被挤碎后，压力值会逐渐下降，随着浆液的注入，地层中的空隙会被填满，注浆压力也逐渐增大。当压力值达到第二次峰值时，暂停注入浆液，持续一段时间后，将注浆内管上提进行下一段注浆。注浆管的上提一般是在压力值和注浆量达到设计值时进行，因此上提注浆管要用力均匀、及时快速，并按一定的步距。根据该项目加固的地质情况，因为填土地层内缝隙较多，所以将每次提升的高度设为0.33m。如果遇到注浆用量超过设计用量太多，压力值达不到设计值的情况，应暂停注浆，清洗注浆管，24h后进行二次注浆。注浆过程中必须安排专人观测注浆孔周围的地表情况，如发现地表隆起，必须立刻暂停注浆，待平复后缓慢加压，如不再出现地表隆起情况，继续按原设计要求完成注浆工艺，注浆完成后，用高压清水泵冲洗袖阀管内浆液，戴好保护盖。如果加压后继续出现地表隆起情况，做封孔处理。注浆操作员要做好注浆记录，并保证所记录的注浆过程和用浆量的真实性。

第七，封口。压浆结束后立即拔出注浆栓塞，如果管内浆液继续下降，需填至路面平齐，待浆液不继续下降又不会往上涌时将木塞拔出，并密封孔口。

第八，施工质量控制措施。采用符合现行国家标准的水泥等材料，进场材料必须附有出厂合格证和试验报告；压浆材料的配合比需准确；注浆操作员必须真实地填写注浆记录，记录内容包括注浆对应的孔号、孔深，注浆开始时间、终压时间、稳压时间及注浆量。每批次注浆都应按要求制作灰浆试块，试块达到龄期后进行抗压强度试验。

第九，开孔检验。注浆完成后，在注浆平面钻孔取样，检查地层中的缝隙是否填满。检查孔的数量不少于总注浆孔数的5%，且总孔数不少于3个。检查发现不合格时，需在未饱满区域内重新加密布孔进行注浆，直至注浆检查合格。

2.5 施工监测

为了保证施工安全，在袖阀管注浆前，应先对地梁和既有房屋外墙的边线进行监测，确认各边线，然后根据注浆孔布置图确定钻孔位置。在注浆过程中，应设置监测点，监测房屋和地表的变化，以防房屋和地表隆起。

3 结束语

袖阀管注浆法具有顺序注浆、分段注浆、深度注浆、定量注浆、间歇注浆、重复注浆等特点，从注浆效果和经济效益来看，是一种理想的注浆方法。与高压喷射注浆等方法相比，该方法的工艺成本显著降低，经济效益好，加固效果接近；与普通注浆方法相比，袖阀管注浆效果更明显，但成本相差不大。因此，袖阀管注浆技术在路面沉降加固、建筑物纠偏、地基加固等方面具有广阔的应用前景。