浅析洞内袖阀管注浆法在富水软岩隧道下穿高层建筑物中的应用技术

董迎娟

（中铁二十局集团第四工程有限公司，山东 青岛266001）

1 工程概况

中铁二十局集团第四工程有限公司施工的青岛市地铁一期工程（3号线）五四广场站～江西路站区间隧道，位于青岛市香港中路与南京路下方，毗邻青岛市著名的五四广场和青岛市政府办公大楼。区间隧道左右线长度分别为1269.6m和1298.4m。地势起伏较大，埋深约8.0～27.0m，地面交通繁忙，人流、车流量大，地下管线种类繁多，周围建筑物密集。隧道共下穿6座高层建筑物，分别为公共资源交易大厅、假日酒店、新贵都小区、伟东尚城小区2、3、4号楼。其中假日酒店所在位置工程地质和水文地质条件较差，处于软岩富水地层，建筑物距离隧道较近，隧道顶部距离建筑物基础为11.6m，距离基础下抗浮锚杆端头仅为4m。假日酒店与隧道平面示意图见图1，假日酒店与隧道横剖面示意图见图2。

工程地质：

假日酒店与隧道之间的地质为强风化花岗岩下亚带，围岩呈肉红色，结构构造已大部分破坏，呈岩夹土或半岩半土状，遇水易软化、崩解，该岩坚硬程度为极软岩，岩体完整程度为极破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级。位于岩层结构已大部分破坏，节理裂隙极为发育的强风化花岗岩中赋存基岩裂隙水。基岩裂隙含水层的分布及其透水性受岩石风化裂隙、构造裂隙发育控制，在平面和垂向上都表现出较明显的不均匀性，因此不排除局部有较大涌水量的可能，根据隧道开挖过程所表露出的水文情况，该位置存在涌水出露。

2 洞内袖阀管注浆法施工技术

2.1 袖阀管注浆法加固机理

注浆加固施工目的是用水泥填充岩层中的空隙，封堵开挖区域附近的水源通道，固结风化岩层，达到止水和加固土体的目的。为使注浆效果能够满足建筑物沉降要求，采用袖阀管注浆工艺对其周围土体进行加固。因为袖阀管注浆工法的机理是通过封管和注浆两种材料进行分次封孔和注浆，实现分次注浆的可能。通常，每一个工程的地质条件、颗粒粒径、透水性和不同地层之间交互层叠，由于不均匀地层的各层透水性不同，通过注浆的所达到的效果也不尽相同，有针对性地对注浆地层进行分析，在可注性好的地层进行针对性注浆，不同的地层采用不同的注浆材料，有效地填补地层的空隙，使地层得到有效的加固处理，达到设计要求，使地层特性达到同性化，并可以通过二次注浆弥补注浆缺陷。

2.2 洞内袖阀管注浆法施工参数选择

隧道采用矿山法施工，马蹄形断面，初支完成后隧道最大宽度5.7m，最大高度6.26m。根据隧道净空尺寸，为保证袖阀管注浆施工与隧道开挖作业互不影响，因此搭设3m高的钻机平台，注浆孔采用冲击钻成孔。受工作面所限，钻孔需采取60°纵向外插角度。因隧道顶部与建筑物之间的岩层厚度为11.6m，在保证不影响建筑物结构的前提下又能起到加固其基础岩层的目的，确定钻孔深度为8m，隧道拱顶90°范围内打设，孔距1m×1m梅花形布置，注浆材料选用硫铝酸盐水泥浆。洞内袖阀管注浆法施工参数表见表1。

表1 洞内袖阀管注浆法施工参数表

2.3 洞内袖阀管注浆法施工工艺流程

洞内袖阀管注浆法施工工艺流程图参见图3。

2.4 袖阀管注浆法施工工艺

2.4.1 利用现场基准点用全站仪按设计要求间距进行布孔，组织相关人员对孔位进行测量和复核，确认无误后方可进行钻孔施工。

2.4.2 采用地质冲击钻机，钻孔直径90mm。

2.4.3 袖阀注浆管及注浆器、芯管：袖阀注浆管为每节长333mm、内径40mm、外径56mm的硬质塑料管，它是由钙塑聚丙烯制造而成。注浆管内壁光滑，接头有螺扣，端头有斜口，外壁有加强筋以提高其抗折强度。注浆管上开有Φ8mm的溢浆孔6个。注浆管有孔部位外表面紧紧地套着抗爆破压力为4.5 MPa的橡胶套，橡胶套覆盖着溢浆孔，这样，注浆时，浆液可以通过溢浆孔进入地层，而地层中的水和颗粒难以进入注浆管中，从而达到注浆管的单向阀作用。

注浆器采用Φ22mm的焊接钢管加工，一般长0.6～1m，其四周开设6个长12cm的泄浆孔。花管两端各加上1个橡胶止浆皮碗，以形成止浆塞，起到止浆作用。

注浆芯管采用Φ22mm焊接钢管加工，每节长2m。主要起输送浆液作用，与注浆花管采取丝扣连接。

2.4.4 下袖阀管：在钻孔中下入已制作好的袖阀管，而后插入套壳料管注入套壳料。

2.4.5 管线连接：在袖阀管内下入注浆器，将注浆芯管与袖阀管内的注浆器进行连接。

2.4.6 制浆：按设计规定的水灰比制备水泥浆液。

2.4.7 开环注浆：将注浆器下至需要注浆的孔段，启动注浆泵，压送清水，在此过程中压力逐步提高，直到冲开橡胶袖阀及所对应位置的套壳料，压力回落后，泵送水泥浆液，一直注浆到设计所规定的压力并稳定为止；在此过程中可视需要或设计规定进行间歇注浆，直到符合设计要求为止。

2.4.8 连续开环注浆：根据设计要求，上下移动注浆管，在需要注浆的各部位依照上述做法逐步开环注浆，直到完成所有孔段的注浆。

2.4.9 做好注浆过程中各项记录：开环位置、注浆时间、注浆压力、水泥用量、水灰比、注浆过程出现的特殊情况等。

2.4.10 注浆达到设计要求后，清洗管路及袖阀管，拆除注浆管，进行下一孔的注浆。

2.5 袖阀管注浆法施工常见问题的处治措施

2.5.1 孔间串浆

串浆通常由于单孔注浆量过大、注浆压力过大速度过快、孔间距过小引起，出现串浆问题时，首先采取调整注浆参数，适当减少注浆压力和速度，或者间歇注浆后进行跳孔注浆，跳孔距离加大，采取定量注浆控制单孔注浆量等措施防止串浆发生。

2.5.2 注浆压力长时间不上升

注浆压力长时间不上升，应立即采取措施，防止浆液的继续流失造成浪费。分析原因主要有浆液浓度过稀、浆液凝胶时间过长、注浆方式控制不合理等，采用定量注浆的原则加以控制。

2．5.3 初支裂隙

本工程钻孔注浆施工是在初支完成后进行，因此注浆过程首先要加强初支下沉和收敛的监测和观察，防止发生由于注浆压力过大速度过快造成初支出现变形或开裂等现象，监测中，一旦发现异常，应立即通知施工队伍并采取措施，如降低注浆压力、减慢注浆速度，间歇注浆、分序跳孔注浆等。

2.6 质量保证措施

2.6.1 应严格按照设计参数进行施工。钻孔施工长度及角度偏差符合要求，若现场钻孔孔位因为客观条件限制不能满足设计要求，应进行移位并进行计算确定参数，必要时应进行补充。

2.6.2 注浆材料应满足设计要求，严禁使用过期浆液。

2.6.3 浆液配比应符合设计要求，配浆时最大误差为±5%。

2.6.4 浆液搅拌应均匀，水泥浆搅拌时间为3～5分钟，但不得超过30分钟。未搅拌均匀或沉淀的浆液严禁使用。

2.6.5 注浆过程中，时刻注意泵压和流量的变化，若吸浆量很大或压力突然下降，注浆压力长时间不上升，应查明原因，如工作面漏浆，可采取封堵措施。

2.6.6 注浆过程中若发生串浆时，可采取两孔同时注浆措施。

2.6.7 注浆过程中压力突然升高，应及时查找原因，进行处理。2.6.8 一台泵发生故障时，应立即换上备用泵继续注浆。

2.7 施工安全保证措施

2.7.1 注浆期间严格按施工要求进行，严格控制注浆压力。

2.7.2 注浆管路及连接件必须采用耐高压装置，当压力上升时，要防止管路连接部位爆裂伤人。

2.7.3 止浆塞要安装固结牢固，施工期间严禁人员站在其冲出方向前方，以防止止浆塞冲出伤人。

2.7.4 注意机械使用、保养、维修，注意用电安全，经常进行检查杜绝漏电，并派专人操作和维修，非机电修理人员不得随意拆卸设备。

2.7.5 注意高压注浆管路检查，防止高压管爆裂伤人。

3 结论

洞内袖阀管注浆法实施以前，隧道内初支表面渗水量较大，渗水点密集，水量呈线状出露，局部出现涌水；由于地下水的大量流失，使假日酒店沉降速率达到1.6mm/d，累计沉降量接近预警值16mm。通过洞内袖阀管注浆法的实施，隧道内初支表面渗水点明显减小，涌水现象逐渐消失，水量也从线状渐渐变为滴状出露；在实施袖阀管注浆过程中，对假日酒店沉降量进行检测，发现建筑物沉降速率从1.6mm/d逐渐降至0.12mm/d,最后趋于稳定，累计沉降量控制在17.22mm，满足建筑物沉降量要求。通过对隧道洞顶下沉和净空收敛检测，收敛速度为0.10mm/d,拱顶位移速度为0.09mm/d,隧道初支趋于稳定，满足隧道初支变形要求。

通过以上数据分析，可以看出洞内袖阀管注浆法对控制建筑物沉降效果明显，施工工艺可靠，技术可行，注浆作业对隧道开挖施工不产生影响，可同步实施，缩短了施工工期，降低了施工成本，此外袖阀管注浆法具有注浆位置可随意调整的特点，使注浆针对性大大增强，减小了浆液浪费，经济效果显著。

［1］王梦恕．浅埋暗挖法设计施工问题新探[J]．地下空间,1992,12(4)：289-294．

［2］刘招伟,王梦恕．浅埋暗挖法修建广州地铁杨-体区间隧道工程[J]．西部探矿工程,1999,11(6)：10-12．