阐述袖阀管注浆方法

阐述袖阀管注浆方法
1、工程概况
某大厦位于长沙市中心，拟建建筑为超高层写字楼，地下4层，地上33层，高约150m建筑面积约15. 4万m2。

该工程施工场地北侧和东侧正在进行地基基础工程施工，西面距离南侧边15m 左右为地铁隧道，处于地铁保护范围内，隧道沉降预警值仅为10mm。

本工程地质条件较复杂，场地原始地貌为鱼塘，后经人工堆填整平，经钻孔揭露的主要地层为人工填土层、第四系全新统沼泽相沉积层、第四系上更新统冲洪积层、第四系残积层，下伏基岩为粗粒花岗岩。

场地含水层主要为含有机质中砂③、粗砂⑤，其含水性及透水性较强，赋存于其中的地下水为孔隙水，具一定的承压性，其余地层均为弱透水层，可视为相对隔水层。

场地各地层均含地下水，稳定水位埋藏深度2. 9～5. 0m。

场地地下水主要受大气降水渗入补给，整体自北向南排泄。

场地分布有2条断层，F1断层为于场地西南部位，F2断层位于场地西北部位，与F1断层基本平行，均为走向西北，倾向东北的张扭性次生断层，断层带内构造岩为中风化状碎裂岩，受其影响，场地内岩石较破碎或具有蚀变现象。

该工程基坑开挖深度23.3m，周长约400 m，基坑安全等级为一级，基坑支护分两个阶段进行。

第1阶段先行支护塔楼基坑，塔楼北侧为二期工程预留土方。

塔楼基坑因紧邻地铁线，位于地铁保护区范围内，故整个基坑采用了4层混凝土梁进行对撑（角撑）。

此外，在AB段和BC段采用地下连续墙支护；场地东侧根据双方施工时的实际工况确定为钻孔桩+预应力锚索支护方式；与第2阶段基坑连接区域CD段采用钻孔桩与三重管旋喷桩进行支护。

位于场地北侧的第2阶段开挖区域将在塔楼施工完成后，采用逆作法施工，逐层向下施工中与一期梁板连接。

本工程一期基坑开挖最后一层土方过程中，南侧地面出现沉降，运营中的地铁线轨面沉降值达到13.86mm，超过了预警值。

通过相关单位综合分析，认定有基坑外地下水从地下连续墙底向坑内绕渗，虽然水量不大，但造成了坑外水位下降，導致地铁轨面下沉，决定停止坑内抽水，并采取回灌措施，然后在地下连续
墙下从基坑外侧设置袖阀管注浆帷幕以止水，为防止下一步施工造成地铁轨面继续下沉。

2、设计方案采取的技术措施
1）沿基坑南侧与西侧，在地下连续墙外侧设袖阀注浆，袖阀管注浆孔采用双排梅花形布置，内排孔紧贴地下连续墙布设，孔底进入微风化岩层0. 5m，成孔直径≥91mm，袖阀管注浆设计方案如图1所示。

套壳料采用水泥和泥粉加水搅拌，水泥：泥粉=1：4。

碎裂带强风化岩范围内，采用水泥-水玻璃双液浆，其余地段采用水泥净浆，正常注浆压力为0. 5～0. 8 MPa。

图1 袖阀管注浆类型原理
2）沿基坑南侧与西侧设置回灌井，每隔7m左右设置1口Ø120的回灌井，井底超过基坑底部lm，井内放置56的镀锌滤管，外包双层无纺布滤网，滤管外填充碎石。

采用无压力回灌，注水口水量需达到2 000L/h以上。

回灌过程中对基坑内观测井、基坑外观测井水位和地铁沉降情况密切监控，日夜不间断注水至基坑内不再抽水。

3、袖阀管注浆工艺简介及加固原理
袖阀管注浆是在土体中设置钻孔，在钻孔完成后，灌注套壳料，孔底返浆后，放置袖阀管，袖阀管将永久留置在土中，袖阀管下部每隔一段距离留设出浆孔，在出浆孔外设置封堵装置。

注浆时，将带限流阀的注浆管置入袖阀管内，对需要注浆部分进行注浆。

浆液以钻孔为中心，在土体裂隙中形成树根网状浆脉复合体。

袖阀管注浆分为渗透注浆、压密注浆和劈裂注浆3种类型。

袖阀管注浆类型原理图如图2所示。

图2 袖阀管注浆类型原理
渗透注浆是指在相对较小的压力作用下，浆液填充土的孔隙和岩石的裂隙，排挤出孔隙和裂隙中的水和气体，而基本上不破坏地层土颗粒排列，浆液充填于孔隙和裂隙中，将颗粒胶结成整体。

渗透灌浆一般使用于中砂以上的砂性土和有裂隙的岩石，这种渗透注浆是建筑上最常使用的一种注浆类型。

压密注浆是利用较高的压力灌入浓度极大的水泥浆或化学浆液，浆液在注浆管端部附近形成球形或圆柱体浆泡，压密周围土体，使土体产生塑性变形，但不使土体产生劈裂破坏。

压密注浆适用于中砂地基及黏土地基。

劈裂注浆采用高压注浆工艺，将水泥或化学浆液等注入土层，注浆开始时浆液总是先充填较大的空隙，随着土层孔隙水压力升高挤压土体，直至土层出现剪切裂缝，产生劈裂，浆液随之充填裂缝，形成浆脉，使得土体内形成新的网状骨架结构。

由于浆液在劈入土层过程中并不是与土颗粒均匀混合，而是呈两相各自存在，所以土体主要受到压密作用，从而达到加固土体的目的。

劈裂注浆适用于软弱土层加固，它既可应用于渗透性较好的砂层，又可应用于渗透性差的黏性土层。

4、袖阀管注浆方法
4.1施工准备
1）清理施工场地内的管线
由于袖阀管注浆帷幕紧靠地下连续墙外侧，施工前需将原埋设于坑顶的电缆挖出并迁移。

2）搭设操作平台
由于袖阀管注浆帷幕紧临基坑，需在地下连续墙和第1道腰梁顶部搭设脚手架操作平台，防止人员或设备跌落坑内。

结合现场情况，确定立杆纵距 1.5m，横距0. 8m，步高1.5～1.8m，操作平台如图3所示。

图3 操作平台示意
4. 2放线定位
袖阀管注浆孔采用双排梅花形布置，分排分序施工，即先施工内侧（向地下连续墙侧），后施工内侧（背地下连续墙侧），每排先施工1序孔，再施工2序孔，袖阀管施工顺序如图4所示。

内排孔与地下连续墙间距不宜超过300mm，内外排孔间距600 mm。

采用拉线和卷尺量测的方法，按照设计要求定出孔位，然后用油漆在地面上和地下连续墙的导墙上做出标记。

同时，对现场进场的钻机进行编号，便于现场管理。

图4 袖阀管施工顺序
4.3钻孔
孔位确定后，钻机进场就位，钻机底部需平整稳固，在开钻前利用吊锤钻头对钻孔的垂直度进行检测，并在钻进2m时及以后每加一节钻杆均对钻机调平校正，要求钻孔的倾斜度与设计倾斜度偏差≤1%。

成孔直径≥91 mm，孔底允许偏差≤300mm 。

钻孔结束后应洗孔，孔底沉渣厚度≤200mm。

钻孔时，先在1序孔中设置先导孔，间距为12m，入岩后应钻取岩芯，判断风化程度，以保证孔底按照设计要求进入微风化岩层0. 5m。

在碎裂带范围内，取芯频率加密为间隔取样，即取芯的先导孔问距为6m。

两个先导孔之间的注浆深度可利用两个先导孔内插法计算。

4. 4制备、灌注套壳料
本次施工采用套壳料为水泥和泥粉加水搅拌，水泥：泥粉为1：4。

成孔后立即通过钻杆将套壳料置换孔内泥浆，方法是将通过循环泥浆的管接到挤压式注
浆机上，在注浆压力的作用下，通过钻杆将孔内泥浆置换成套壳料。

套壳料在压力的作用下，通过钻杆进入钻孔底部，随着套壳料的进入，泥浆从地面孔口置换出来，置换出来的泥浆通过钻孔口的泥浆沟排到泥浆循环池。

在发现排出的泥浆中含有套壳料时，停止置换。

4. 5安装袖阀管
本工程袖阀管采用硬质塑料管，管外径50mm，承受最大压力≥3.0MPa，在注浆深度范围内注浆孔按竖向间距0. 33 m排列分布，射浆孔为Ø6～Ø8对称4个，注浆孔外侧套橡胶袖阀。

在套壳料置换完成后要立即插入袖阀管。

袖阀管插入前根据深度要进行连接，在插入时相邻两节袖阀管用长度为20cm的PVC套管连接，采用胶合剂将袖阀管和连接套管粘牢。

第1节袖阀管安装好堵头，再对管中注入清水，目的是减小袖阀管的弯曲值，便于袖阀管安放至孔底。

在注浆部位下B型管（开注浆孔），非注浆部位下A型注浆管（不开注浆孔）。

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。

4. 6安装注浆管
首先在连接好的注浆管下部加下闷盖，将注浆管放入袖阀管孔中，要确保注浆管下到袖阀管孔底，上部要高出地面20cm，利用注满水的注浆管的重力作用，使注浆管不会浮起，之后将套管缓慢提出，最后在注浆管上部盖上闷盖，以防止杂物进入注浆管，影响注浆作业质量。

4. 7拌制注浆液
碎裂带强风化岩范围内，采用水泥一水玻璃双液浆，双液浆水灰比为1：1，其余地段采用水泥净浆，单液浆水灰比为1：0.8。

配制液浆的水泥采用42.5 MP 及以上强度的早强普通硅酸盐水泥，水泥细度为通过80 m方孔筛的筛余量≤5%。

水泥进场后应进行水泥物理筛分试验以检验细度。

水玻璃模数暂定为2. 6，成品浓度≥40°Be'，配制后浆液浓度暂定为30°Be'，水玻璃与水泥浆的体积比暂定为1：4。

浆液拌制时间≥3 min。

浆液制备后至用完的时间不宜大于2h。

双液浆注浆泵采用专用双液注浆泵。

注浆前需先进行浆液试配试验，允许调整上述暂定参数，以保证初凝时问20～30s，正常注浆压力为0. 5～0. 8 MPa。

4.8注浆
注浆先采用渗透注浆，如注浆完成后发现效果不佳，则再进行压密注浆，故第1次注浆完成后应将袖阀管清洗十净，以便于第2次注浆。

注浆前需等到套壳料具有一定的强度后，一般≥3d，方可进行注浆施工。

本工程注浆方法采用后退式注浆。

在注浆过程中，需严格控制注浆压力，开环压力为0. 35 MPa，正常注浆压力为0. 4～0. 8 MPa最大注浆压力不超过1.0MPa。

每段注浆时，压力表应出现两次峰值。

第1次峰值出现在注浆刚开始，持续的时间很短，随后压力逐渐下降在一定范围内相对平稳，这次压力峰值是由于套壳料引起的，当套壳料被挤碎，这个峰值很快下降。

随着浆液的注入，地层中间的空隙被填充，注浆压力也逐渐增大，从而达到第2次峰值。

4 .9拔管
当出现第2次峰值，即注浆压力值达到设计值时，将注浆内管上提进行下一段注浆。

上提注浆管时要用力均匀、及时快速、并按一定的步距，本工程确定的步距为lm左右。

每次提升后应间隔为30min左右，再进行下一段注浆。

当完成设计要求范围内的注浆后，清洗管路及袖阀管，拆除注浆管，进行下一孔的注浆。

5、实施效果
本项目袖阀管止水帷幕和地下水回灌自2014年3月实施完成后，地下水位标高由实施前的-13. 438m回升至-6. 243m，地铁隧道沉降由实施前的-13.86mm，减少至-12. 15mm，基坑土方开挖顺利完成。

有效地控制了场地内地下水的反流，以及地铁的沉降和位移，取得了良好的工程效果。

参考文献
[1] 龚晓南.复合地基理论及工程应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.
[2] 史佩栋主编.实用桩基工程手册.中国建筑出版社.1999.。