深基坑止水帷幕TAM管灌浆工法

深基坑止水帷幕TAM（Tube-A-Manchette）管灌浆工法

1. 前言

TAM管灌浆施工工法是一种结合压密注浆、劈裂注浆等现代灌浆理论而发展形成的新型地表垂直深层灌浆施工技术。

TAM管灌浆法通过较大的压力将浆液注入岩土层中，灌浆芯管上下的止浆塞可实现分段分层灌浆，可根据施工需要选择连续或跳段灌浆，使得松散的地层和较密实的地层均得到很好的灌浆加固效果，避免了以往的灌浆工艺在松散地层和较密实地层同时存在时，松散地层灌浆量大，较密实地层注不进浆的现象的发生。TAM管灌浆法一般用于深度50m以内的地表灌浆，在地质情况比较复杂的情况下，该技术有很好的应用效果。

TAM管灌浆法具有在灌浆区域内任一段反复灌浆以及同一根TAM管内可采用不同灌浆材料等显著优点，施工实践证明TAM管灌浆技术安全可靠，经

过总结提高，形成此工法。

2. 工法特点

2.1 钻孔、灌浆可采取平行作业方式，提高施工效率。

2.2 灌浆芯管具有上下两个止浆塞形成的止浆系统，能将浆液限定在灌浆区域的任一段范围内进行灌浆。止浆系统在光滑的TAM管内可自由移动，一般由下而上，达到分段灌浆的目的，可据地层情况调整灌浆长度，选择连续或跳段灌浆，每个灌浆长度一般固定为30～50 cm。

2.3 可根据地层特点，在某一段灌浆区域内反复灌浆，或在灌浆管内不同区段采用不同的灌浆材料，选用不同的灌浆压力进行灌浆。灌浆压力较小时浆液扩散沿灌浆孔的水平方向多于垂直方向，可有效地压密土体；灌浆压力较大时浆液扩散沿灌浆孔的垂直方向多于水平方向，可在土体中产生劈裂效应。

2.4 由于外皮浆的作用，采取较大的灌浆压力时，发生冒浆和串浆的可能性小。

3. 工法关键技术

3.1 根据各个区域不同地质水文条件特性，选择不同的灌浆参数和灌浆材料进行灌浆。灌浆施工一般穿越粉质粘性土层、中细砂层、粗砂砾层、残积层和破碎带等不同地质构造，而各种地层的吸浆能力，以及浆液在地层中的扩散作用机理也不尽相同，采用不同的灌浆材料和灌浆参数对灌浆效果有着决定性作用。

3.2 灌浆采取定压定量双控指标，保证灌浆效果，控制地表隆起。灌浆控制标准主要以压力控制为主，以每次灌浆量和总灌浆量为辅，灌浆施工中应通过现场监测对灌浆参数及浆液配方作进一步确定，根据现场实际情况适当调整，确保灌浆效果。

3.3 TAM管的灌浆步距和溢浆孔布设间距，可根据灌浆施工中所选择的灌浆材料和地层的特性进行设置，从而达到理想的灌浆效果。

4. 适用范围

本工法适用于各类填土、砂土、淤泥质、粉质粘性土、全（强、中）风化、断层破碎带等地层，富水和流动水条件下基坑工程的止水帷幕施工。针对淤泥质等软弱地层，该工法是目前被国内外公认的最可靠的灌浆方法，著名的英吉利海峡隧道，法、日、意等国以及台湾、香港地铁工程均使用过该灌浆方法。

5. 工艺原理

TAM（Tube-A-Manchette）灌浆工法通过TAM管和灌浆芯管组成的灌浆系统对土层进行分次灌浆，有效地填补地层空隙，并可以通过二次灌浆弥补灌浆缺陷，使地层得到有效的加固止水效果。浆液经过灌浆泵加压后进入灌浆芯管，聚集到TAM管灌浆管段，然后通过TAM管上钻有的泄浆孔，在内压力的作用下，将包裹在泄浆孔外的橡胶圈胀开、外皮浆挤碎。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充填、渗透、压密、劈裂流动，此时由于供浆量小于进入量，压力会自动回复到平衡状态，续后的浆液在压力作用下，使得劈裂裂缝不断向外延伸，浆液在土体中形成固结体，从而达到增加地层强度，降低地层渗透性的目的。逐次提升或降低灌浆芯管即可实现分段灌浆，TAM管灌浆原理如图1所示。

图1 TAM灌浆原理

6. 工艺流程及操作要点

6.1 TAM灌浆法施工工艺流程图

TAM管灌浆工法主要施工流程包括放样定位和钻孔、插入TAM管、灌注外皮浆、压力分段灌浆等。施工工艺流程图见表1及图2。

表1 TAM灌浆法施工工艺流程图

1.钻孔并下放钻孔套管

2.放入TAM管

3.拔出钻孔套管并灌注外皮浆

4.分段灌浆

图2 TAM灌浆法施工工艺示意图

6.2 钻孔及灌浆设备就位

用全站仪通过基点坐标引入辅助坐标点，再通过这些坐标点，采用拉线和钢尺量测的方法定出钻孔孔位。

钻机就位后，应使其平整稳固，开钻前对钻杆的垂直度进行检测，在利用平水尺或角度器把钻孔机调较至垂直角度之后，随即进行钻孔施工，在钻孔期间仍需不时重复地监察钻孔角度，每加一节钻杆均需对钻机调平校正，以避免造成过大偏差而影响工程质量，要求钻孔的倾斜度≤ 1%。

灌浆孔采用临时套管护壁水冲法钻进成孔（图3），临时套管外径一般约70mm~110mm，钻进深度应达到灌浆固结段。钻孔过程中应选用合适的钻孔压力、钻机转速和冷却液流量，并注意孔内情况，避免出现卡钻、埋钻、烧钻。钻进过程中要做好记录，为灌浆作业提供参考数据。

图3 钻孔图4 灌浆设备由于灌浆孔距一般在300mm~1000mm，为了减小钻孔间的相互影响，在现场施工时每隔一孔钻孔灌浆，待一半钻孔完成TAM管外皮浆灌浆结束后，再对其之间的灌浆孔进行钻孔灌浆，使得施工时相临钻孔间距达2倍灌浆孔距。

（式1）

灌浆孔距可根据式1确定，R是浆液在土体中的扩散半径，t为灌浆时间，s；k为土体的渗流系数，cm/s；v为浆液的运动粘滞系数，cm/s；h1为灌浆压力，MPa；r0为TAM管半径，cm；d e为土体的有效粒径，cm；n为土体的孔隙率。

灌浆设备（图4）应就近安装，灌浆管路不宜过长，一般不超过50m，以防压力损失。灌浆设备应四面围封，防止污染环境。

6.3 下放TAM管、灌注外皮浆

在钻孔完成后，应立即把外径48mm的TAM管沉放至钻孔底部，由于每节TAM管的长度为4m，在插入时相邻两节TAM管用PVC套管连接，采用PVC 胶合剂将TAM管和连接套管粘牢。TAM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。插入的第一节TAM 管下端头安装套头封堵（图5），在所有TAM管接驳完成后，需在整支TAM管中注入清水（图6），利用重力作用，使TAM管不会浮起，同时应保证TAM管的上端头露出地面100mm ，用套头套牢，防止杂物进入管内，影响灌浆质量，之后再将临时套管抽出及拆除（图7）。

图5 TAM管端头套头封堵图6 TAM管中注水抗浮