袖閥管注漿在人工填土暗挖施工中的應(yīng)用

夏向東 張 丹

（中兵勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100053）

0 引言

由于人工新近回填土回填時(shí)間長(zhǎng)短不一、回填土料性質(zhì)差異大、土體固結(jié)的程度不同，通常很難準(zhǔn)確地確定填土地層的物理學(xué)性質(zhì)參數(shù)。在同一場(chǎng)地的臨近位置，填土的狀態(tài)也可能會(huì)出現(xiàn)很大的變化。人工填土松散，自穩(wěn)能力差，在暗挖開挖施工中易發(fā)生塌落現(xiàn)象，不易成洞，施工難度大；并由于其壓縮性變化大，直接作為地基持力層時(shí)，隧道結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生不均勻沉降變形。

袖閥管注漿是通過(guò)較高的壓力將漿液注（壓）入巖土層中，注漿芯管上下的阻塞器可實(shí)現(xiàn)分段分層注漿，可由施工需要選擇聯(lián)系或跳段注漿。采用機(jī)具設(shè)備將具有充填和膠結(jié)性能的漿液材料注入地層中土顆粒的間隙、土層的界面或巖層的裂隙內(nèi)，使其擴(kuò)散、膠凝、固化、以降低地層的透水性及提高地層的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。在地基加固中有著較為廣泛地應(yīng)用[2-3]。

1 工程概述

西郊砂石坑蓄洪工程暗涵為雙洞平行隧道，截面均為圓形，內(nèi)徑4.0 m，襯砌支護(hù)厚度0.6 m，兩涵洞中心水平凈距為12 m。暗涵出口段水平凈距縮短至3 m，設(shè)計(jì)內(nèi)底高程38.00 m，設(shè)計(jì)內(nèi)頂高程42.00 m。

阜石路分洪暗涵樁號(hào)某暗挖段，人工填土厚度大，鉆探揭露最大厚度達(dá)33.7 m，填土底高程一般33.8～48.2 m，下部為第四系卵石層。淺暗挖洞身大部置于人工填土內(nèi)，人工填土松散，圍巖自穩(wěn)能力極差，易發(fā)生塌落現(xiàn)象，不易成洞，施工難度大；部分洞底人工填土厚度仍達(dá)2 m，為不良地基土體，易發(fā)生不均勻沉降變形。因此需對(duì)該區(qū)間采取圍巖注漿加固和超前管棚支護(hù)等專項(xiàng)施工措施。該工程注漿的目的是充填土層內(nèi)部空隙，使其密實(shí)，提高土體的承載力，增強(qiáng)土體穩(wěn)定性。

2 工程地質(zhì)條件

阜石路南側(cè)經(jīng)回填的砂石坑及現(xiàn)狀砂石坑表層的雜填土，雜色，稍濕，稍密—中密，主要成分為房渣土，由磚塊、混凝土塊、卵礫石及黏性土等組成，粗粒骨架含量約占10%～30%，細(xì)粒充填物約占70%～90%?，F(xiàn)狀經(jīng)回填的砂石坑區(qū)域鉆孔揭露厚度7.40～33.20 m，層底高程最低為33.8 m。

人工填土下部主要為卵石③層，多呈亞圓形，成分以輝綠巖、安山巖、灰?guī)r等為主。卵石粒徑一般3～18 cm，含漂石，漂石粒徑一般20～30 cm，偶見(jiàn)較大粒徑達(dá)50 cm。卵石含量約占55%～75%、礫石含量約占10%～30%、充填砂約占15%～25%。局部卵礫石含泥質(zhì)包裹體，有半膠結(jié)現(xiàn)象。該層無(wú)規(guī)律的分布有③1細(xì)砂及③2粉土透鏡體，細(xì)砂，褐黃色，中密—密實(shí)；粉土，褐黃色，中密—密實(shí)。各層土主要物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 阜石路分洪暗涵各土層主要物理力學(xué)指標(biāo)建議值表

3 注漿設(shè)計(jì)及施工

在工程注漿整體實(shí)施前，選定21.3 m 長(zhǎng)度范圍段進(jìn)行圍巖注漿加固生產(chǎn)性試驗(yàn)。

3.1 試驗(yàn)段注漿處理

（2）注漿布置：注漿加固生產(chǎn)性試驗(yàn)區(qū)外圍周圈兩排注漿孔開孔直徑不小于130 mm，終孔直徑不小于91 mm。

試驗(yàn)區(qū)內(nèi)部注漿孔采用動(dòng)力鉆進(jìn)行引孔，引孔孔徑約42～50 mm。注漿孔設(shè)計(jì)深度13.60 m，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工時(shí)以注漿孔深進(jìn)入卵石③層不小于0.5 m為準(zhǔn)，孔位呈梅花形布置，孔距1.5 m，見(jiàn)圖2。

注漿材料：注漿漿液采用單液漿（即純水泥漿），單液漿注漿材料采用P.O 42.5級(jí)水泥，水灰質(zhì)量比為0.6～0.75。中部注漿孔漿液適量添加膨潤(rùn)土，以增加其流動(dòng)性。

圖1 注漿試驗(yàn)段平面布置圖

本項(xiàng)目注漿水灰質(zhì)量比選擇0.6～0.75，較一般注漿工程選擇的水灰質(zhì)量比1.0～1.2較低，主要是為防止在卵石、雜填土中漏漿等問(wèn)題。

注漿順序：先對(duì)周邊注漿孔進(jìn)行成孔注漿作業(yè)，待封閉圈形成后再施工內(nèi)部注漿孔。采用隔孔注漿的施工順序。

圖2 注漿試驗(yàn)段縱斷面圖

注漿控制：

①設(shè)計(jì)注入率：設(shè)計(jì)加固土體的10%～20%；②注漿壓力：0.2～4.0 MPa；

◎從百年名院到一流強(qiáng)院的建設(shè)征程，我們憑借的是一個(gè)眼光準(zhǔn)、站位高、決策精的領(lǐng)導(dǎo)核心，一支技術(shù)精湛、醫(yī)德高尚、團(tuán)結(jié)一心的職工隊(duì)伍和無(wú)愧于黨的事業(yè)、無(wú)愧于歷史前輩、無(wú)愧于社會(huì)百姓的信心和使命！

③注漿流量：≤30 L/min；

④單根注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：注漿過(guò)程中，壓力逐漸上升，流量逐漸減少，當(dāng)壓力達(dá)到注漿終壓，注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量的80%以上，結(jié)束該孔注漿；注漿壓力未能達(dá)到設(shè)計(jì)終壓，注漿量已達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量，并無(wú)漏漿現(xiàn)象，結(jié)束該孔注漿。

⑤循環(huán)注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：所有注漿孔均達(dá)到注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)漏注現(xiàn)象，即可結(jié)束本循環(huán)注漿。

試驗(yàn)段檢測(cè)成果：

注漿試驗(yàn)段采用面波法進(jìn)行檢測(cè)。

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果

①土層上部0～0.7 m 范圍，頻散曲線較為混亂，滿足雜填土特征；

②土層0.7～13.0 m 范圍，面波波速斜率無(wú)突變、無(wú)異常拐點(diǎn)，波速150～260 m/s，變化均勻、速度正常，表明巖土層特性較好；

③土層13.0～15.3 m 范圍，面波波速斜率無(wú)突變、無(wú)異常拐點(diǎn)，波速220～300 m/s，變化均勻、速度正常，表明巖土層特性較好；

④根據(jù)面波結(jié)果，判定該注漿試驗(yàn)段處理效果良好。

3.2 全段注漿處理

（1）根據(jù)試驗(yàn)段試驗(yàn)成果，注漿采用試驗(yàn)段參數(shù)作為整體工程袖閥管注漿參數(shù)。

（2）注漿范圍：縱向范圍需治理全段，總長(zhǎng)95 m；橫向范圍：暗涵隧道外皮外擴(kuò)≮5 m；深度范圍：底部至暗涵底以下≮1 m，頂部至隧道拱頂以上≮5 m。注漿孔平面布置見(jiàn)圖3，整體注漿縱斷面圖見(jiàn)圖4。

圖3 注漿孔平面布置圖

4 實(shí)施效果評(píng)價(jià)

該工程采用袖閥管注漿對(duì)人工回填土進(jìn)行注漿加固后，采用面波法進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)成果與試驗(yàn)段基本一致?？芍?，處理后土層基本均勻、巖土層特性較好。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)取樣試驗(yàn)結(jié)果，注漿處理后填土范圍內(nèi)土體密度2.05～2.20 g/cm3，壓縮模量（Es100）11.76～16.88 MPa。土體物理力學(xué)參數(shù)均較為良好。

根據(jù)暗挖開挖過(guò)程變形監(jiān)測(cè)結(jié)果，袖閥管注漿配合施工面小導(dǎo)管超強(qiáng)注漿，開挖圍巖穩(wěn)定性良好，全段拱頂下沉量9～27 mm，均未超過(guò)預(yù)警值40 mm，變形控制效果良好。

根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，暗挖段地表沉降0～16 mm，均未超過(guò)預(yù)警值30 mm，沉降控制效果良好。

圖4 注漿加固縱斷面圖

5 結(jié)論及建議

本文以阜石路分洪暗涵樁號(hào)2+785～2+880暗挖段深厚填土注漿加固處理工程為例，敘述了注漿處理的目的、試驗(yàn)段及工程參數(shù)的選取、注漿處理效果評(píng)價(jià)等。主要結(jié)論如下：

（1）在人工填土地層中進(jìn)行暗挖開挖作業(yè)時(shí)，采用袖閥管注漿加固技術(shù)能夠較好地控制施工過(guò)程中地表沉降和拱頂下沉量，能夠滿足工程安全施工的要求。

（2）采用地面注漿加固的方式，能夠有效地節(jié)約淺埋暗挖施工工期。

（3）根據(jù)工程實(shí)施效果，本文認(rèn)為袖閥管注漿技術(shù)在人工填土加固中效果良好，對(duì)類似工程具有一定的借鑒意義。