袖阀管注浆技术在施工变形控制中的应用

卢家富/LU Jia-fu

(中铁十六局集团第四工程有限公司，北京 101400)

城区主干道下面的地铁施工，经常会穿越建筑物、管线，同时也会对地表形变产生一定的影响。如何能够在保证周边环境安全的条件下快速进行地下结构开挖施工一直是工程界关注的焦点，而注浆在地层加固、周边环境保护方面是比较通用的做法，娄吉宏等[1]采用袖阀管灌浆和筏板基础成功地进行了地基的综合托换施工；张振中等[2]总结袖阀管注浆施工经验，认为为有效预防注浆漏浆和塌孔，需要严格做好地质超前预报和量测监控；帅建兵[3]为解决常规注浆串浆、跑浆严重的难题，提出了一种模袋袖阀管注浆技术；陈剑等[4]提出了一种采用3 根管分别注入水泥浆、水玻璃及套壳料的新型袖阀管注浆技术。

虽然袖阀管注浆技术已有很多案例，但是针对贵阳地区地层的案例较少，本文集合贵阳地铁油榨街站袖阀管注浆加固地层施工案例，介绍了袖阀管注浆特点、施工工艺，并对施工效果进行了分析。

1 工程概况

贵阳市油榨街站为地下二层岛式车站，标准段宽19.9m，车站总长219.2m，有效站台长度120m。站址处属岩溶槽谷地貌，现状为硬化路面，地面高程1 058.39～1 061.51m，相对高差约0～4m，地势总体呈东高西低，周边既有建筑物较多，既有宝山南路车流量大。地下管线密集，工程环境复杂。

如图1 所示，宝山南路管线西侧从人行道向东侧一次分布有贵州省委专用通讯光缆、雨污管道、电力管沟和燃气主管。

图1 管线分布示意图

2 袖阀管注浆加固原理

袖阀管注浆施工技术是目前比较先进的地基处理方法[5]。该方法可根据需要进行间歇、分段、定深、定量、重复注浆，兼具劈裂、渗透、压密注浆的优点，适用于油榨街站拱顶为红粘土层，岩层厚度低于2m，地面地质雷达扫描松散地段，注浆范围为开挖轮廓线外3m，对靠近地面的松散点进行点式注浆（或砂浆）回填。

如图2 所示，袖阀管注浆一般采用PVC 塑料管作为注浆管，更加注浆要求在塑料管周围每隔一定的尺寸梅花形布置射浆孔。射浆孔一般4 个一组，孔径6～8mm，每组孔纵向深度60∅100mm，通常袖阀管每延米布置3组射浆孔。

为防止橡胶套上下错位，橡胶套两侧必须用固定环固定。套筒阀管不应有大的弯曲，内壁必须光滑[6]。

图2 袖阀管结构示意图

3 关键施工技术

3.1 施工工艺流程（图3）

图3 袖阀管注浆施工工艺流程图

3.2 注浆施工技术

3.2.1 钻孔

地面注浆一般采用重量较轻的钻机，钻机安装时，底座应水平，机身应平稳可靠。钻机就位后，应按要求调整钻机的高度和垂直度，保证钻杆、竖井、孔板管连接线的误差在允许范围内。同时利用有关设备确定竖井的倾角和方向。

在钻孔施工过程中，采用性能优良的薄泥浆护壁[7]。当地层不好时，采用套管钻进。将套管材料注入孔内，在取出套管前安装套管阀管。

由于宝山路上管线密集，对袖阀管的施工造成一定干扰，钻孔布置注意避开管线，对管线密集部位采用斜向注浆的形式绕过地面管线。

3.2.2 安装袖阀管、浇注套壳料及固管止浆

1）钻至设计深度，用清水冲洗完孔后，立即用钻杆将套管材料泵入孔底，自下而上灌注套管材料[8]，直至孔口溢出的泥浆浓度达到要求。

2）根据灌浆段配备的套筒阀花管、芯管依次下放[8]。

3）灌入即套壳料。套壳料主要材料为膨润土，掺入一定量的水泥。合理利用套壳料可以有效地封闭袖阀管与钻孔孔壁间的孔隙，防止灌浆时出现冒浆，在橡胶套和止浆塞的作用下，套壳料（即开口环）被迫在灌浆段内破裂进入地层。

套壳料灌注质量是保证注浆成功的关键。要求注浆时压力可以压开注浆环，保证横向注浆效果，同时也要控制压力不致使浆液沿孔壁或管壁流出地表。

3.2.3 开环灌浆

1）开环 注浆早期，采用较稀的泥浆，必要时可采用清水进行加压开环，在整个过程中时刻关注压力表变化，一旦压力骤降和进浆量剧增[10]，表明开环已经完成，然后迅速调整注浆参数，同时采用设计配比的浆液灌注。

2）灌浆 灌浆采用双栓塞芯管，根据设计的注浆要求，每段取50cm 作为一个注浆段，按照先下后上的顺序连续注浆。

3）浆液 根据地质情况和设计要求，结合施工经验，本项目采用42.5 级普通硅酸盐水泥，注浆过程按照先稀后浓的顺序逐步调整注浆配比[11]。通常开环压力控制在0.35MPa 左右，正常注浆压力控制在0.8MPa 以内，根据注浆段的深度逐步调整。间歇注浆第一遍注浆完成后，为保证注浆效果，待30min 后紧接着进行第二遍注浆。

3.2.4 终灌标准及监测措施

1）当注浆压力超过0.8MPa，或者持续20min吸浆量<2.5L/min时，可以考虑终止灌浆。

2）当监测发现建筑物出现上台或地表出现隆起时，需要立即停止注浆。

3）出现窜浆或者严重超过预算注浆量时需要立即停止注浆。

为时刻掌握注浆对周边建筑物和地表的影响，需要密切监测地面及建筑物变形情况，发现出现不利变形时，需要立即停注。

3.3 注浆效果监测

根据施工需要，车站施工期间监测的数据主要有地表沉降、管线位移、建筑物沉降等，其沉降历时曲线如图4～图6 所示。

从图中可以看出，采用袖阀管注浆处理之后，地表、建筑物和关系变形相对都比较稳定，其中建筑物最大沉降量5mm、燃气管线最大沉降量6.2mm、地表最大沉降量12.1mm，满足规范对相关变形的控制要求，控制效果良好。

4 结语

根据油榨街站袖阀管注浆技术在开挖施工期间变形控制的施工过程，对袖阀管注浆在地铁施工过程中的加固原理、施工工艺进行总结，并对施工后的监测效果进行分析，监测数据表明注浆加固效果良好，可以在同类地质条件下推广使用。

图4 油榨街站建筑物沉降历时曲线

图5 油榨街站燃气管线沉降历时曲线

图6 油榨街站附属地表沉降时间变化曲线