袖阀管注浆法在杂填土地层基础加固中的应用

罗跃文 高春羽 高春雷

(北京通成达水务建设有限公司，北京 100020)

1 工程概况

北京市南水北调配套工程河西支线工程自大宁调蓄水库取水，新建3座加压泵站，将水加压输送至三家店调节池，工程线路总长18.8km，第三标段为第三级泵站——中门泵站工程，本工程包括新建一座加压泵站及460m配套管线。

1.1 地质情况

管线采用DN2000钢管，钢管外侧浇筑C25W6F150混凝土包封，管线基础为人工杂填土基础，地基土主要为①-1层杂填土，局部为①层卵石填土、①-2层粉土填土和②层卵石(见图1)。①层卵石填土、①-1层杂填土和①-2层粉土填土物理力学性质不均，不宜作为基础持力层，采用注浆加固的方式进行基础加固处理。

1.2 设计要求

注浆压力0.5～1.0MPa，注浆加固后通过地质雷达或面波监测整体注浆加固效果的连续性、完整性、填充性，同时进行地基静载荷试验检验,要求地基承载力不小于300kPa。

1.3 注浆方案比选

目前，基础注浆加固常用方法有钻杆后退式注浆法及袖阀管注浆法两种，两种方法各有特点，见表1。

表1 两种注浆方法对比

本工程地面注浆加固区域与其他施工项目场地交叉，且两项工程均有节点工期要求，因此施工工期紧，另外，人工杂填土孔隙率大、孔隙分布不均，采用钻杆后退式注浆法加固范围及施工成本难以控制。综合工程质量、造价及进度要求，本工程选用袖阀管注浆法进行地基注浆加固。

2 袖阀管注浆法施工

2.1 袖阀管注浆法简介

袖阀管注浆法(又称索列丹斯法)，于20世纪50年代开始广泛应用，后经过多次调整改进，是目前公认的最可靠的注浆方法，在英吉利海峡隧道、北京地铁王府井站、广州地铁等注浆工程中均取得了良好的注浆效果，产生了巨大的社会效益和经济效益。

袖阀管由两部分组成：ⓐ内径为48mmPVC的注浆管，注浆管为壁厚3mm的优质PVC管，保证在最大灌浆压力下不产生破坏，PVC注浆管每隔500mm在四周开设4个6mm出浆孔，出浆孔外面用弹性良好的橡皮箍圈套紧，底部进行封闭；ⓑ内部6英寸钢管注浆器，在钢管端头部位480mm范围内开设6个60mm×10mm的注浆孔，在注浆孔两端设置止浆圈。结构见图2。

图2 袖阀管构造

2.2 袖阀管注浆施工工艺流程

袖阀管注浆施工分为钻孔、安装袖阀管、浇筑套壳料及注浆四个步骤，见图3。

图3 袖阀管注浆施工工艺流程

2.3 袖阀管注浆施工

袖阀管注浆施工步骤与要求见表2。

表2 袖阀管注浆施工步骤与要求

续表

2.4 注浆效果检查

注浆加固结束后，采用钻孔取芯观测法检测地层孔隙之间的填充效果，采用面波检测法检测基础加固效果，采用静载试验法检测地基承载力提高效果。

a.钻孔取芯检测法。施工完毕28天后，对加固体进行钻孔取芯检验，观察其加固土体的孔隙填充情况及地层的完整性。钻取的芯样显示，杂填土地层中的孔隙得到充分填充，达到预期的填充性效果，地层完整。

b.面波检测法。鉴于人工填土物理力学性质较离散，且加固区位于地面以下，采用面波检测法检测整体注浆加固的连续性、完整性、填充性。面波检测采用的是多道瞬态面波勘察方法，根据探测目的和现场实际情况，计划现场使用DAQ Link Ⅲ地震仪，宽频带的脉冲震源、低频检波器，进行24道数据采集，道间距2m，偏移距2m。注浆加固前，在指定区域布置瑞雷波测试点，测试点布置在注浆加固区域，注浆加固完成后，在相同位置再次进行数据采集，通过后期处理，计算出工前工后的面波波速，通过对其进行对比，分析评价区域的注浆加固情况。

c.在钻孔取芯及面波检测合格后，进行静载试验，共进行了三个点的试验，所检测点地基承载力特征值均达到300kPa。

钻孔取芯、面波波速检测及地基静载试验检测表明，按照设计参数[注浆压力0.3～0.5MPa(Ⅰ序孔0.3MPa，Ⅱ序孔0.5MPa)，地层孔隙率0.4，地层填充系数0.8，边排孔浆液损失系数1.2～1.4(边排Ⅰ序孔1.4，边排Ⅱ序孔及中间Ⅰ序孔1.3，中间Ⅱ序孔1.2)]进行注浆后地层孔隙被填充，达到预期的连续性、完整性、填充性要求，袖阀管法注浆对地基加固效果明显。

2.5 注浆过程中发现的问题及改进措施

a.塌孔。施工前期为控制施工成本采用膨润土泥浆护壁进行成孔，但由于杂填土地层孔隙率大、地质松散，护壁泥浆跑浆，塌孔，导致卡钻、袖阀管破坏等现象时有发生，致使施工成本增加，施工效率降低。

改进措施：改用跟进套管钻进成孔，成孔后安装袖阀管，边浇筑套壳料边拔出套管。此方法大幅提高了成孔质量，有效避免了塌孔，同时，套管重复使用，施工成本相较泥浆护壁有所降低。

b.卡管、漏浆及堵管。注浆过程中，由于在开环时瞬时压力过大(最大压力可达到4MPa)导致止浆塞反转，造成注浆芯管卡管无法拔出，漏浆堵塞袖阀管，无法进行重复注浆。

改进措施：ⓐ调整套壳料配比：开环压力大的直接原因是袖阀管周边的套壳料强度高，因此，将套壳料配合比由水泥 ∶膨润土 ∶水=1 ∶1.4 ∶1.8调整为水泥 ∶膨润土 ∶水=1 ∶1.5 ∶1.9，降低水泥用量，增加膨润土及水用量，降低套壳料强度，平均开环压力降低至2MPa，止浆塞被冲反转卡管、漏浆情况明显减少，堵管情况得到改善；ⓑ改良止浆塞：通过调整套壳料配比，堵管情况得到改善，但管底约2～3m范围仍存在堵管现象，目前购买的成品注浆芯管为6英寸管，注浆芯管外径与袖阀管内径之间存在8mm间隙，该间隙由止浆塞进行封堵，为降低止浆塞反转概率，在止浆塞下方增设螺丝垫片，减小注浆芯管外径与袖阀管内径之间间隙，增加止浆塞的稳定性，通过此方法进一步解决漏浆问题；此方法可以有效解决漏浆问题，但注浆芯管拔出困难，卡管发生频率增加，故此方法不可行；ⓒ调整开环方式：开环的压力远远大于工作压力，漏浆现象大部分发生在开环期间，因此将浆液开环调整为采用清水开环，一方面清水的流动性更强，更加容易开环，另一方面漏出至袖阀管内的水不会导致堵管影响后续施工，调整为清水开环后，漏浆、堵管问题得到有效解决。

3 结 语

袖阀管注浆法具有注浆量可控、可分段重复注浆及施工效率高等特点，与高压喷射注浆等方法相比，该方法虽然PVC袖阀管无法拔出重复使用，耗费管材较多，但总体浆液量可控，工艺成本显著降低，与普通注浆方法相比，袖阀管注浆效果在施工效率、成本控制、加固效果方面有明显优势，且施工成本差距不大。因此，在杂填土地层进行地基加固处理的时候，袖阀管注浆法有较大的优势，具有广阔的应用空间。