地鐵暗挖區(qū)間施工中的袖閥管注漿技術(shù)

孟凡茂

（中鐵十六局集團(tuán)地鐵工程有限公司，北京 100018）

袖閥管注漿原理即被注漿泵加壓處理后的漿液經(jīng)由連接管、注漿槍頭進(jìn)入注漿管內(nèi)；由于注漿槍頭深入袖閥管內(nèi)，在外力作用下可自由活動(dòng)，注漿是在注漿壓力的作用下，注漿槍頭兩端橡膠皮頭膨脹擠壓袖閥管，從而使注漿槍頭與槍頭范圍內(nèi)的袖閥管形成密閉管段；漿液出口位于注漿槍頭中部，不斷加注的漿液會(huì)逐漸匯聚到袖閥管注漿管段，壓力值的不斷增高會(huì)使袖閥管的承受能力不斷被激發(fā)出來(lái)，當(dāng)其承受的壓力超過了袖閥管預(yù)留注漿孔保護(hù)皮套的承載壓力值時(shí)，漿液會(huì)從袖閥管預(yù)留孔流出；不斷加壓的漿液順著地層結(jié)構(gòu)不斷流動(dòng)，進(jìn)而填充地層的縫隙，凝固而成的漿液使原本的地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，變得堅(jiān)硬起來(lái)，起到止水加固的效果。

1 工程概況

某工程區(qū)間起點(diǎn)里程為右（左）K18+621.452，終點(diǎn)里程為右（左）K19+709.945，左線長(zhǎng)1袖閥管；注漿加固；暗挖區(qū)間隧道088.493m，右線長(zhǎng)1 071.672m，左線區(qū)間短鏈16.821。平面上區(qū)間線路由3條R-450的曲線組成，右線縱斷面上區(qū)間線路為-10‰，28‰的“V”字坡，左線縱斷面上區(qū)間線路為-10‰，29.82‰的“V”字坡，隧道頂最小埋深約11m，最大埋深約21m，均為單洞單線馬蹄形斷面，區(qū)間隧道采用礦山法施工。本里程段區(qū)間隧道上半斷面位于富水砂層中，下半斷面位于巖層中，屬于典型的上軟下硬地層，考慮到施工的安全指數(shù)，需對(duì)富水砂層進(jìn)行止水加固，使用了袖閥管注漿技術(shù)來(lái)完成區(qū)間隧道的修建。

2 袖閥管加固施工

2.1 洞內(nèi)采取深孔注漿加固地層施工方案

對(duì)于富水砂層的地段，在開挖時(shí)要進(jìn)行袖閥管超前注漿來(lái)加固地層，注漿材料采用水泥與水玻璃雙漿液。注漿孔在每一循環(huán)開始部位的掌子面上按扇形布置，同時(shí)保證孔的末端間距控制在1m的范圍內(nèi)，并保證每一斷面拱部、側(cè)墻5.0m范圍內(nèi)砂層被加固，單孔漿液擴(kuò)散半徑為600mm。

2.2 全斷面注漿止水加固地層施工工藝

1）注漿范圍 拱部外擴(kuò)5.0m范圍；洞內(nèi)上半斷面超前預(yù)注漿采用袖閥管注漿工藝，隧道開挖輪廓外側(cè)注漿管采用剛性袖閥管，掌子面采用PVC袖閥管。

2）注漿材料 42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥漿及水玻璃漿液。

3）循環(huán)注漿長(zhǎng)度 長(zhǎng)度為13m，注漿工作面封堵初始注漿段采用1.0m厚噴混凝土止?jié){墻，后序注漿段均預(yù)留5.0m已注段作為止?jié){巖盤。

4）孔間距 初始注漿孔間距為0.4m，保證孔的末端間距控制在1m范圍內(nèi)，單孔漿液擴(kuò)散半徑為0.6m。

5）注漿壓力 控制在0.5～0.8MPa。

6）作業(yè)順序 先外圈，后內(nèi)圈，間隔轉(zhuǎn)孔注漿。

其注漿孔的布置如圖1，2所示。

圖1 初始注漿孔剖面

圖2 注漿孔位置

3 袖閥管施工過程

3.1 施工準(zhǔn)備

1）材料 42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥及40Be'～45Be'水玻璃。

2）配合比要求 水灰比為0.8∶1；水泥與水玻璃混合漿液的質(zhì)量比為（0.8～1）∶1，體積比為1∶1；設(shè)備配置為ZDY-1500鉆機(jī)1臺(tái)，KBY-50/70注漿泵1臺(tái)。

3.2 袖閥管鉆孔施工工藝及要點(diǎn)

1）施工放樣、進(jìn)行定位 在建立好的坐標(biāo)軸上標(biāo)出定位的布設(shè)點(diǎn)，采用拉線和卷尺測(cè)量數(shù)據(jù)相結(jié)合的方式找準(zhǔn)孔位，并做好標(biāo)記。

2）鉆機(jī)鉆孔 在初次鉆孔時(shí)選用 89mm的鉆頭完成鉆孔。鉆機(jī)就位時(shí)，操作人員需反復(fù)檢測(cè)鉆機(jī)平放的位置是否處于平穩(wěn)狀態(tài)。在開啟鉆機(jī)前，需測(cè)算出鉆機(jī)的角度。在使用過程中還需及時(shí)調(diào)整鉆機(jī)，維持其平穩(wěn)狀態(tài)。在鉆孔操作過程中，需時(shí)刻確保平面的豎向誤差≤50mm，鉆孔角度的誤差值在1°左右。此外還需注意，若在鉆孔過程中遇到堅(jiān)硬的石層，為避免出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，需借助套管完成鉆孔施工。當(dāng)注漿管安裝完畢后，要拔出套管。

3）安設(shè)袖閥管 在指定位置安裝好袖閥管。每節(jié)袖閥管長(zhǎng)3m，若要將其連成一個(gè)整體，需使用螺紋套管將接頭連接。在袖閥管非接頭那端添加悶蓋進(jìn)行密封處理，在其接頭處需做好密封處理。每完成1組袖閥管拼接，就將其下放到孔內(nèi)，在下放過程中需確保袖閥管的中心與鉆孔中心在1條直線上。此外，對(duì)于裸露在掌子面外0.1～0.2m處的袖閥管需用套頭擰緊，以免混入雜質(zhì)影響注漿效果。

4）清孔 用清水對(duì)袖閥管進(jìn)行清洗，并對(duì)其進(jìn)行檢查，查看泄?jié){孔能否正常工作。

3.3 袖閥管注漿施工工藝及要點(diǎn)

袖閥管注漿采用后退式分段注漿，注漿泵采用雙液注漿泵，其具體施工工藝如下:①將連接好的內(nèi)管和雙塞管固定在袖閥管底部。②固定好內(nèi)管頂部與液壓注漿泵出漿一端的接口，之后完成壓力表安裝。③將配好的水泥漿注入容器內(nèi)，再調(diào)到合適濃度的水玻璃溶液。④將液壓注漿泵進(jìn)漿的1端分別與2個(gè)容器相連。⑤接通注漿泵，確保容器內(nèi)注漿操作體積比為1∶1。⑥觀測(cè)壓力表的壓力變化，若其達(dá)到1MPa時(shí)開始計(jì)時(shí)，持續(xù)灌注5min后，拔出注漿的內(nèi)管。

3.4 袖閥管注漿效果檢測(cè)

3.4.1 注漿控制

控制好注漿量和注漿壓力是確保袖閥管注漿施工順利開展的重要衡量指標(biāo)。在這一過程中，操作人員需時(shí)刻關(guān)注注漿量的變化，將其作為控制注漿進(jìn)度的主要參照標(biāo)準(zhǔn)，與此同時(shí)，還要關(guān)注注漿壓力值的變化情況，并將其記錄下來(lái)。值得注意的是，在注漿過程中，要嚴(yán)格控制每節(jié)袖閥管的注漿量，確保每節(jié)0.5m長(zhǎng)的袖閥管的注漿量變化保持在0.1～0.2m3。一旦注漿壓力值上升到1MPa時(shí)，要保持在此壓力狀態(tài)下注漿5min。

3.4.2 注漿效果檢驗(yàn)

在注漿完成后，開挖前需對(duì)其加固效果進(jìn)行檢測(cè)。首先利用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)施工地區(qū)進(jìn)行探測(cè)，探明掌子面前方水囊、空洞及地層的裂隙發(fā)育情況等，如有水囊和空洞，則需繼續(xù)注漿。

地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)完成后，還需對(duì)掌子面注漿效果進(jìn)行具體檢測(cè)。對(duì)掌子面采用地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行巖芯取樣，觀察漿液填充情況，對(duì)取出的巖芯進(jìn)行抗?jié)B、強(qiáng)度等技術(shù)參數(shù)檢測(cè)，符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求后才能進(jìn)行開挖。掌子面鉆5個(gè)檢查孔，檢查孔位置為斷面中間1個(gè)、隧道拱腰兩側(cè)各1個(gè)、左右拱肩位置各1個(gè)，檢查孔長(zhǎng)度為本循環(huán)注漿長(zhǎng)度。在取芯過程中，要對(duì)鉆機(jī)有無(wú)卡鉆、卡鉆位置、有無(wú)滲水等情況進(jìn)行詳細(xì)記錄，以備分析；取出的巖芯要放置在留樣盒內(nèi)，對(duì)巖芯的位置、深度用標(biāo)簽做好記錄，將巖芯送往檢測(cè)中心檢測(cè)，若強(qiáng)度＜0.4MPa，則對(duì)掌子面進(jìn)行補(bǔ)充注漿。

在本工程開挖過程中，掌子面無(wú)滲水現(xiàn)象，漿脈清晰，注漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，注漿效果良好。

5 結(jié)語(yǔ)

該地鐵暗挖區(qū)間有著相對(duì)復(fù)雜的水文地質(zhì)條件，主要以砂礫巖為主，地下水豐富。為了進(jìn)一步確保施工效果，采用了袖閥管注漿技術(shù)。經(jīng)實(shí)踐表明，該技術(shù)具有良好的使用效果，不僅加固了施工現(xiàn)場(chǎng)的地層結(jié)構(gòu)，還對(duì)地下水起到了有效的止水效果，極大提升了暗挖施工的安全系數(shù)和工程的安全性能。鑒于上述分析，在暗挖區(qū)間采用袖閥管注漿技術(shù)具有重要的推廣意義。