袖閥管注漿工法在橋墩加固中的應用

中鐵二十五局集團第五工程有限公司

摘要：袖閥管地面注漿是處理地基的一種比較先進的施工方法。青島地鐵3號線河東站～萬年泉路站區間隧道通過海爾立交橋群樁基礎，根據隧道地質條件、施工方法及群樁的類型，選擇袖閥管地面注漿進行樁基加固，在確保樁基安全的條件下，隧道順利貫通。

關鍵詞：袖閥管注漿；橋基加固；洞內加固；地鐵隧道

1.工程概況

青島地鐵3號線河東站～萬年泉路站區間隧道右線側穿海爾路立交橋H型匝道橋約100m左右，H型匝道橋為3×25m預應力砼連續板，樁基全部為摩擦樁，建設年代為2001年。海爾立交橋車流量較大，隧道右線輪廓線距橋墩外緣最近處僅有4.6m，且摩擦樁基底標高為0.352m，僅與隧道軌道標高0.345m相差無幾。

區間隧道過海爾立交橋段上覆地層以山前侵蝕堆積坡地為主，局部地段為剝蝕斜坡，且中等風化巖體節理密集發育，節理以壓扭性為主。隧道開挖方法為上下臺階爆破施工，隨著隧道掘進將不可避免的因應力釋放、地下水流失、爆破震動等諸多因素導致土體固結沉降，樁側產生負摩擦力，使得樁基產生不均勻沉降或傾斜，甚至裂縫而影響行車安全。為保證隧道施工期間海爾立交橋的安全，對離地鐵隧道較近的摩擦樁采取地面靜壓注漿止水帷幕的方法來加固。

2.橋基加固

2.1袖閥管注漿工法

袖閥管注漿工法是由法國Soletanche注漿公司首創的一種注漿工法，因此該工法也稱為索列坦休斯工法，該工法具有許多優點，注漿效果好，在國內外被廣泛采用。它能進行定深、定量、分度、分段、間歇與重復注漿，集中了劈裂注漿法、壓（擠）密注漿法和滲入注漿法的優點，適用于地質條件復雜，斷層破碎地段，富水地層地段，場地狹窄情況下的地基加固。該工法與其它工法相比，具有以下特點：

⑴一般適用于50m以內的地表注漿，具有上下兩個止漿塞形成止漿系統，能將漿液限定在注漿區域的任一段范圍內進行注漿，達到分段注漿的目的。

⑵止漿系統在光滑的袖閥管內可以自由移動，可根據需要在注漿區域內某一段反復注漿。

⑶根據地層特點，可在一根注漿管內采用不同的注漿材料、不同的注漿壓力進行注漿施工。

⑷注漿前不必設較厚的砼止漿墻，采取較大注漿壓力時，發生冒漿的可能性小。

⑸適用范圍較廣，既適于滲透性較好的土層，又適于滲透性較差的土體。

2.2所需的機具設備及材料

⑴鉆孔設備：采用回轉式鉆機，套筒護壁（垂直鉆孔時采用，Φ108mm）進行鉆孔。

⑵注漿設備：注套殼料的設備為TBY型液壓注漿機或HJB-2型擠壓式注漿機；注雙液漿的設備為HFV-5D或KBY-50/70型雙液注漿泵，并配備W-2.8/5型空壓機和制漿設備。

⑶袖閥注漿管及花管、心管：袖閥管一般采用PVC塑料管材，為了方便注漿，在袖閥管上每隔330mm鉆一組4Φ5的射漿孔，在每組射漿孔外部都包裹一層橡膠套，橡膠套長度為10cm，厚2mm。在把袖閥管放入鉆孔中時，橡膠套的作用是防止鉆孔的泥漿或套殼料進入管內；注漿時橡皮套在壓力的作用下被漿液沖開，使漿液進入地層，并且可保證按要求分清層次，形成劈裂；而當停止注漿時，橡膠套又彈回并緊裹袖閥管，防止管外漿液流回管內，起到逆止閥的作用。

注漿花管采用Φ22mm焊接鋼管加工，一般長0.6～1m，其四周均勻地布設12～18個Φ8mm的泄漿孔，兩端各加上3～4個止漿膠皮碗，以形成阻漿塞，起到止漿作用。

注漿心管采用Φ22mm焊接鋼管加工，每節長2m，主要起到輸送漿液的作用，與注漿花管采取絲扣連接。

2.3 袖閥管布置

袖閥管注漿孔沿條形基礎周邊布置，設計為2排Φ50×3.5地面注漿形成止水帷幕，袖閥管距承臺邊緣2.5m，注漿孔眼間距為0.4m，注漿終孔直徑0.6m，地面注漿孔底伸入隧道底板以下3m，單根長26.6m，共計174根。

2.4工藝流程

2.4.1鉆孔：

采用回轉式鉆機，孔徑90mm，孔斜小于1%，采用優質泥漿護壁。

2.4.2插入袖閥管：

首先在連接好的注漿管底部加上悶蓋，將注漿管下到鉆空中，要確保注漿管下到孔底，上部要高出地面，然后在注漿管中加滿水，利用重力作用，使注漿管不會浮起來，之后將套管緩慢的拔出，最后在注漿管上部蓋上悶蓋，以防止雜物進入注漿管，影響注漿作業質量。

2.4.3澆注套殼料：

一般配比為水泥：粉質粘土：水=1：1.5：2，根據現場試驗調整為0.8：1.5：2。

2.4.4注漿：

待套殼料養護5～7天具有一定強度（0.3～0.5Mpa）后，在袖閥管內放入雙塞的注漿管進行退后式分段注漿，注漿采用間隔注漿，由于場地狹窄及工期緊等因素設計院同意袖閥管全部下完后統一注漿，注漿先從外圈開始，完成后再注內圈，這樣可以對外圈的注漿體作進一步的補充，有利于提高注漿效果。每次上提長度為30～50cm，這樣可以有效地減少地層不均性對注漿效果的影響。對于砂層，上提長度選用宜較小值，對于砂卵石或破碎巖層，上提長度選用宜較大值。

2.5 注漿材料及技術參數

（1）注漿材料：結合工程現狀，根據加固要求，注漿采用普通水泥-水玻璃雙漿液，水泥與水玻璃體積比1：0.5，水灰比1：1，水玻璃濃度：30～35Be’，水玻璃模數2.4。

（2）技術參數：注漿壓力0.5～1.5Mpa，充填影響半徑0.6m，注漿速度40L/min，單孔注漿量4.97m3 。

3.洞內加固

3.1 加固措施

在地面采用注漿加固基礎后，可以有效地減少因失水和爆破引起的基礎沉降，增強基礎整體的剛度及裝側摩擦力。根據最新勘探鉆孔可知，穿海爾立交橋段的區間隧道局部拱頂開挖線進入破碎帶，該部位圍巖強風化，且地下水豐富，隧道本身開挖引起的塌落拱效應會使隧道拱頂地層產生下沉，進而影響到樁基礎，因此需要在隧道洞內采取超前注漿止水的措施。具體措施為隧道拱部150°范圍內通過長、短管結合的辦法將拱部開挖輪廓線以外3m范圍進行超前注漿加固，拱部及邊墻采用超前小導管進行注漿，每次掌子面封閉注漿時，需預留出2根管作為排水孔。長管注漿每3m一個循環止漿墻厚度大于2.0m，長管采用Φ50×3.5鋼花管L=5m；長管注漿遺留的空隙由短管注漿替補，短管采用Φ42×3.5，L=3m鋼花管形成止水帷幕體。

掌子面封閉注漿孔采用梅花形布置，沿掌子面垂直鉆孔，孔徑100mm，橫向間距500mm，豎向間距350mm，通過注水泥-水玻璃雙漿液對掌子面砂層進行止水加固。

3.2 注漿參數的確定

水泥、水玻璃體積比1：0.5； 水泥漿水灰比：1：1；

水玻璃濃度：30～35Be’；水玻璃模數：2.4；注漿壓力0.5～1.5Mpa.

3.3 注漿結束標準和效果評定

注漿壓力逐步升高達到設計終壓并繼續注漿10分鐘以上，結束注漿，每一循環注漿結束后采用鉆孔取芯或物探等方法進行效果評定，不合格及時補孔加強。并且注漿要進行注漿壓力試驗，保證長管注漿終孔直徑達到1.5m。

4.注意事項

（1）在注漿過程中，要密切監測地面及及其橋基的沉降情況，如發現被加固橋基有上抬的趨勢，立即停止注漿。如發現孔內漏漿嚴重時，可摻入適量的水玻璃作為速凝劑。

（2）在注漿施工中應通過現場試驗對布孔方式、注漿參數及漿液配比作出進一步調整，以確保注漿效果。

（3）注漿過程中要采取相應措施來防止堵管，如多做試驗選定合理的凝結時間；注意壓力的變化，如壓力升高要及時提升心管等。若出現堵管現象，處理要快速及時，不要慌亂，按順序一步步盡快處理。

（4）隧道施工在到達立交橋之前注意觀察地層變化情況，加強地面觀測，由于地下工程的不可預測性，一些搶險物資的準備也是必需的。

5.結語

通過袖閥管注漿加固，保證隧道施工在通過立交橋基礎段時的安全與進度，為我單位工程按期貫通奠定良好的基礎，其綜合的經濟效益和社會效益十分明顯，值得在類似的工程中借鑒與推廣。