袖閥管深孔注漿技術在地下管線保護工程中的應用

單生彪

（南昌軌道交通集團有限公司地鐵項目管理分公司，江西 南昌 330038）

0 引言

在地鐵工程建設過程中，因施工場地常位于人口密集區，地上地下遍布各種建筑設施，尤其是地下埋藏各類管線。周邊建筑物和地下管線的沉降，是決定施工能否順利開展的重要因素。施工單位在施工前期，應充分調查周邊環境，對地上構筑物和地下管線現狀進行摸排，研究可行的加固保護方案，以保證市政管線及建筑物安全。深孔注漿技術施工工藝較為成熟，適用于多種地層，對于砂卵石地層中的管線及構筑物保護尤為實用[1]。本文以實際工程為例，分析袖閥管深孔注漿工藝的特點以及施工流程等，通過加固地層，減小地層變形和保護其中的管線。

1 對袖閥管注漿加固技術的研究

許多學者對袖閥管注漿加固技術做了大量研究。其中，龔松柏[2]依托汕湛高速公路云浮至湛江段巖溶路基處理工程，對膜袋袖閥管注漿技術的應用進行研究。首先對膜袋袖閥管注漿技術的原理及工藝流程進行了介紹，而后針對該方法在巖溶路基處理中的應用及施工質量控制難點，提出了一系列簡而有效的實施方法。盧家富[3]介紹了袖閥管注漿加固原理和袖閥管注漿施工工藝及施工技術要點，對貴陽地鐵袖閥管注漿控制變形施工技術進行了總結。劉妍等[4]通過對某民用建筑地基進行袖閥管注漿現場試驗，得到注漿后粉土層地基承載力標準值有了顯著提升，平面注漿影響半徑為0.5～1.0m；在壓力為0.1～0.3MPa、水灰比為0.8～1.2注漿條件下，土體改性主要通過滲透作用與充填作用；在壓力為0.4MPa、水灰比為1.4注漿條件下，土體改性主要通過壓密作用與劈裂作用。建議對地基粉土層進行整體袖閥管注漿加固。張學進[5]依托西安地鐵4號線火車站暗挖工程，進行室內黃土力學性能和現場注漿試驗，研究含水率對黃土強度特性的影響，分析黃土劈裂注漿漿液擴散的基本規律及劈裂機理，并總結現場隧道圍巖注漿加固參數。李延貴[6]以蘭州地鐵1號線東崗站后配線區間單洞雙線隧道為依托，為保證施工安全及后期運營安全，采用水泥-水玻璃雙液漿進行地基加固處理，同時采用增加交通疏解、增加排水井、給水管管箍等綜合治理措施，證明注漿加固方案的可行性和有效性，對類似工程有一定的借鑒價值。

2 工程概況

2.1 管線分布情況

該工程地鐵車站的出入口暗挖隧道采用CRD法施工，工程地質自上而下為填土層、粉質黏土層與中砂層，隧道開挖范圍內未達到地下水位。暗挖上覆土體中存在一根DN500混凝土污水管、一根DN1500混凝土雨水管與一根DN800鑄鐵給水管。三條管線只能承受極小的地層變形，上部地表為路面需承擔正常交通功能。管線具體分布情況如圖1所示。

圖1 管線分布圖

2.2 施工前期調查

在工程施工前，加強對施工區域管線的調查工作，將工作做在前面，防患于未然。首先從技術上引起重視，項目部技術負責人在制定施工組織設計方案時，從現狀管線保護角度考慮方案的可操作性和安全性，從方案上保證管線安全；其次重視施工每個過程，在施工前，首先走訪各產權單位。根據管線物探圖，進行現場物探，查清現狀各管線的管位、走向、埋深等信息，在暗挖通道內懸掛管線標識牌，標明管線名稱、埋深、管位等。

2.3 管道保護措施

由于交通疏解較困難，施工作業面狹窄，且管道內均有排水，無法進行雨污水內襯保護施工。建議采用以下措施對管道進行保護，控制土體下沉變形：（1）采用“截+排”方式截斷、抽排管道內水流；（2）堵流；（3）注漿加固；（4）降低上部荷載；（5）路面鋪設鋼板；（6）加密初期支護；（7）加強監測；（8）暗挖上半洞室開挖支護，通過該管道1m后，立即封閉掌子面，利用拱頂預埋注漿管回填注漿，并視管線沉降情況采用跟蹤注漿。

2.4 土體沉降與塌方控制

暗挖通道橫穿一條國道，道路寬度7.9m，為單向兩車道，日均車流量大。既有道路路基層暫時保持穩定，但地表部分有沉降跡象。通道拱頂土層主要為粉質黏土層，屬Ⅴ級圍巖，穩定性較差，極難形成自然拱。綜上兩個因素，施工過程中容易產生坍塌、沉降過大等風險。

經評估后采取以下措施防止土體坍塌：對通道及周圍一定范圍內土體進行超前預注漿加固；短進尺循環開挖，上部洞室開挖預留核心土，各洞室開挖支護保持安全施工距離，各洞室開挖循環進尺盡早封閉成環，加強管線及其附近支護，降低通道開挖塌方風險；施工區域影響范圍內的道路路面應鋪設鋼板且與路面進行固定，以減少車輛行進時集中荷載對結構帶來的擾動；通道開挖支護至臨近道路2m時，開始交通分流施工；加強監控量測，對路面結構進行沉降、傾斜及裂縫監測，及時反饋信息；通道初期支護完成后，及時進行二次襯砌施工，以減少地表沉降。

拱頂覆土約為4.2m，多為強度較低的填土與粉質黏土，保障在暗挖施工與地面交通荷載共同作用下管線的安全性難度極大，因此，有必要采取一種有效可靠的加固手段以保障工程的順利進行。考慮到土層加固與管線保護等要求，袖閥管深孔注漿加固法無疑是最合理有效的手段。

3 袖閥管深孔注漿加固地層的特點

袖閥管注漿工法是由法國Soletanche灌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。由于該工法具有灌漿效果好等優點，在國內外被廣泛采用，張民慶等[7]等很早就用該工法完成了工程注漿加固、防滲、堵漏等難題，認為該工法使用方便，應用效果好，在國內工程施工中值得大量推廣應用。袖閥管注漿加固比起其它注漿方式在黏土與粉土等地層中效果更為理想，漿液通過可控的壓力在不同的地層中進行更加均勻地擴散，應用范圍更廣。深孔注漿表現出來的加固效果更加穩定，而且可以通過鉆孔探查，若是未達標，后期也可以進行多次注漿。袖閥管深孔注漿周期穩定，一次可加固大范圍土體，保證其穩定性。

4 袖閥管深孔注漿關鍵技術

4.1 袖閥管注漿加固設計

（1）注漿袖閥管：柔性塑膠Ф76袖閥管；

（2）注漿材料：水泥-水玻璃雙液漿，水泥采用超細水泥，水灰比1∶1～1∶1.2；

（3）注漿壓力：注漿壓力0.5～1.5MPa，管線范圍減小注漿壓力，確保地下管線的安全；

（4）注漿范圍及鉆孔布置（見圖2）：加固區注漿范圍為拱頂開挖線以外0.5～2.5m。鉆孔成梅花型布置，鉆孔中心間距800mm，漿液擴散半徑500mm，采用跳序作業。

圖2 注漿范圍及鉆孔布置

4.2 袖閥管注漿加固施工

（1）使用XY-100型鉆機，按照規范操作成孔后，使用優質泥漿護壁；

（2）注套殼料和安裝袖閥管；

（3）等待孔口段止漿材料凝固（一般為2～5d）后注漿；

（4）使用稀漿或清水加壓開環，采用間歇跳孔自上而下進行注漿；

（5）當注漿持續15～20min，保持注漿壓力1.0～1.5MPa和注漿量≤2.0L/min、路面隆起變形量＞5mm，竄漿和漏漿嚴重時應停止注漿。

注漿加固施工流程如圖3所示。

圖3 注漿加固施工流程圖

4.3 施工注意事項

（1）現場試驗確定套殼料最優施工配合比，嚴格控制套殼料施工質量；

（2）鉆孔施工前應先探明地下管（道）線的位置及埋深等情況，在管線范圍減小注漿壓力和調整鉆孔成孔的角度，確保地下管線的安全，避免施工造成管線的破壞；

（3）注漿壓力長時間不上升（20min以上），應立即采取措施，防止漿液繼續流失造成浪費；

（4）為防止竄漿，必須跳孔進行注漿，注漿時要控制注漿壓力，注漿壓力應由現場試驗進行合理確定，以防止地面隆起或者漿液流失過多的現象；

（5）注漿效果檢查：一個注漿段的注漿孔全部注完后，在分析資料的基礎上，在注漿薄弱處采用鉆孔取芯法對注漿效果進行檢查，取芯檢查漿液擴散、固結情況。注漿加固后，要求28d無側限抗壓強度qu≥1MPa；

（6）按控制軸線和控制點，根據技術交底進行注漿孔位的放樣，開鉆前專人復核檢查注漿孔位；

（7）嚴格控制好水泥、水玻璃和外加劑用量，注漿施工時，應盡量保證各孔注漿量均衡。

5 結束語

地鐵工程建設過程中如何確保周邊建筑設施及地下管線安全，是一個不斷研究、改進與創新的方向。該工程通過應用袖閥管深孔注漿這一可靠有效的加固措施，不但使管線的安全與工程順利進行得到保障，還避免了因管線改遷給群眾帶來的生活與交通上的不便，更降低了工程建設的經濟成本。