袖閥管注漿法在雜填土地層基礎(chǔ)加固中的應(yīng)用

羅躍文 高春羽 高春雷

(北京通成達水務(wù)建設(shè)有限公司，北京 100020)

1 工程概況

北京市南水北調(diào)配套工程河西支線工程自大寧調(diào)蓄水庫取水，新建3座加壓泵站，將水加壓輸送至三家店調(diào)節(jié)池，工程線路總長18.8km，第三標(biāo)段為第三級泵站——中門泵站工程，本工程包括新建一座加壓泵站及460m配套管線。

1.1 地質(zhì)情況

管線采用DN2000鋼管，鋼管外側(cè)澆筑C25W6F150混凝土包封，管線基礎(chǔ)為人工雜填土基礎(chǔ)，地基土主要為①-1層雜填土，局部為①層卵石填土、①-2層粉土填土和②層卵石(見圖1)。①層卵石填土、①-1層雜填土和①-2層粉土填土物理力學(xué)性質(zhì)不均，不宜作為基礎(chǔ)持力層，采用注漿加固的方式進行基礎(chǔ)加固處理。

1.2 設(shè)計要求

注漿壓力0.5～1.0MPa，注漿加固后通過地質(zhì)雷達或面波監(jiān)測整體注漿加固效果的連續(xù)性、完整性、填充性，同時進行地基靜載荷試驗檢驗,要求地基承載力不小于300kPa。

1.3 注漿方案比選

目前，基礎(chǔ)注漿加固常用方法有鉆桿后退式注漿法及袖閥管注漿法兩種，兩種方法各有特點，見表1。

表1 兩種注漿方法對比

本工程地面注漿加固區(qū)域與其他施工項目場地交叉，且兩項工程均有節(jié)點工期要求，因此施工工期緊，另外，人工雜填土孔隙率大、孔隙分布不均，采用鉆桿后退式注漿法加固范圍及施工成本難以控制。綜合工程質(zhì)量、造價及進度要求，本工程選用袖閥管注漿法進行地基注漿加固。

2 袖閥管注漿法施工

2.1 袖閥管注漿法簡介

袖閥管注漿法(又稱索列丹斯法)，于20世紀50年代開始廣泛應(yīng)用，后經(jīng)過多次調(diào)整改進，是目前公認的最可靠的注漿方法，在英吉利海峽隧道、北京地鐵王府井站、廣州地鐵等注漿工程中均取得了良好的注漿效果，產(chǎn)生了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。

袖閥管由兩部分組成：?內(nèi)徑為48mmPVC的注漿管，注漿管為壁厚3mm的優(yōu)質(zhì)PVC管，保證在最大灌漿壓力下不產(chǎn)生破壞，PVC注漿管每隔500mm在四周開設(shè)4個6mm出漿孔，出漿孔外面用彈性良好的橡皮箍圈套緊，底部進行封閉；?內(nèi)部6英寸鋼管注漿器，在鋼管端頭部位480mm范圍內(nèi)開設(shè)6個60mm×10mm的注漿孔，在注漿孔兩端設(shè)置止?jié){圈。結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 袖閥管構(gòu)造

2.2 袖閥管注漿施工工藝流程

袖閥管注漿施工分為鉆孔、安裝袖閥管、澆筑套殼料及注漿四個步驟，見圖3。

圖3 袖閥管注漿施工工藝流程

2.3 袖閥管注漿施工

袖閥管注漿施工步驟與要求見表2。

表2 袖閥管注漿施工步驟與要求

續(xù)表

2.4 注漿效果檢查

注漿加固結(jié)束后，采用鉆孔取芯觀測法檢測地層孔隙之間的填充效果，采用面波檢測法檢測基礎(chǔ)加固效果，采用靜載試驗法檢測地基承載力提高效果。

a.鉆孔取芯檢測法。施工完畢28天后，對加固體進行鉆孔取芯檢驗，觀察其加固土體的孔隙填充情況及地層的完整性。鉆取的芯樣顯示，雜填土地層中的孔隙得到充分填充，達到預(yù)期的填充性效果，地層完整。

b.面波檢測法。鑒于人工填土物理力學(xué)性質(zhì)較離散，且加固區(qū)位于地面以下，采用面波檢測法檢測整體注漿加固的連續(xù)性、完整性、填充性。面波檢測采用的是多道瞬態(tài)面波勘察方法，根據(jù)探測目的和現(xiàn)場實際情況，計劃現(xiàn)場使用DAQ Link Ⅲ地震儀，寬頻帶的脈沖震源、低頻檢波器，進行24道數(shù)據(jù)采集，道間距2m，偏移距2m。注漿加固前，在指定區(qū)域布置瑞雷波測試點，測試點布置在注漿加固區(qū)域，注漿加固完成后，在相同位置再次進行數(shù)據(jù)采集，通過后期處理，計算出工前工后的面波波速，通過對其進行對比，分析評價區(qū)域的注漿加固情況。

c.在鉆孔取芯及面波檢測合格后，進行靜載試驗，共進行了三個點的試驗，所檢測點地基承載力特征值均達到300kPa。

鉆孔取芯、面波波速檢測及地基靜載試驗檢測表明，按照設(shè)計參數(shù)[注漿壓力0.3～0.5MPa(Ⅰ序孔0.3MPa，Ⅱ序孔0.5MPa)，地層孔隙率0.4，地層填充系數(shù)0.8，邊排孔漿液損失系數(shù)1.2～1.4(邊排Ⅰ序孔1.4，邊排Ⅱ序孔及中間Ⅰ序孔1.3，中間Ⅱ序孔1.2)]進行注漿后地層孔隙被填充，達到預(yù)期的連續(xù)性、完整性、填充性要求，袖閥管法注漿對地基加固效果明顯。

2.5 注漿過程中發(fā)現(xiàn)的問題及改進措施

a.塌孔。施工前期為控制施工成本采用膨潤土泥漿護壁進行成孔，但由于雜填土地層孔隙率大、地質(zhì)松散，護壁泥漿跑漿，塌孔，導(dǎo)致卡鉆、袖閥管破壞等現(xiàn)象時有發(fā)生，致使施工成本增加，施工效率降低。

改進措施：改用跟進套管鉆進成孔，成孔后安裝袖閥管，邊澆筑套殼料邊拔出套管。此方法大幅提高了成孔質(zhì)量，有效避免了塌孔，同時，套管重復(fù)使用，施工成本相較泥漿護壁有所降低。

b.卡管、漏漿及堵管。注漿過程中，由于在開環(huán)時瞬時壓力過大(最大壓力可達到4MPa)導(dǎo)致止?jié){塞反轉(zhuǎn)，造成注漿芯管卡管無法拔出，漏漿堵塞袖閥管，無法進行重復(fù)注漿。

改進措施：?調(diào)整套殼料配比：開環(huán)壓力大的直接原因是袖閥管周邊的套殼料強度高，因此，將套殼料配合比由水泥 ∶膨潤土 ∶水=1 ∶1.4 ∶1.8調(diào)整為水泥 ∶膨潤土 ∶水=1 ∶1.5 ∶1.9，降低水泥用量，增加膨潤土及水用量，降低套殼料強度，平均開環(huán)壓力降低至2MPa，止?jié){塞被沖反轉(zhuǎn)卡管、漏漿情況明顯減少，堵管情況得到改善；?改良止?jié){塞：通過調(diào)整套殼料配比，堵管情況得到改善，但管底約2～3m范圍仍存在堵管現(xiàn)象，目前購買的成品注漿芯管為6英寸管，注漿芯管外徑與袖閥管內(nèi)徑之間存在8mm間隙，該間隙由止?jié){塞進行封堵，為降低止?jié){塞反轉(zhuǎn)概率，在止?jié){塞下方增設(shè)螺絲墊片，減小注漿芯管外徑與袖閥管內(nèi)徑之間間隙，增加止?jié){塞的穩(wěn)定性，通過此方法進一步解決漏漿問題；此方法可以有效解決漏漿問題，但注漿芯管拔出困難，卡管發(fā)生頻率增加，故此方法不可行；?調(diào)整開環(huán)方式：開環(huán)的壓力遠遠大于工作壓力，漏漿現(xiàn)象大部分發(fā)生在開環(huán)期間，因此將漿液開環(huán)調(diào)整為采用清水開環(huán)，一方面清水的流動性更強，更加容易開環(huán)，另一方面漏出至袖閥管內(nèi)的水不會導(dǎo)致堵管影響后續(xù)施工，調(diào)整為清水開環(huán)后，漏漿、堵管問題得到有效解決。

3 結(jié) 語

袖閥管注漿法具有注漿量可控、可分段重復(fù)注漿及施工效率高等特點，與高壓噴射注漿等方法相比，該方法雖然PVC袖閥管無法拔出重復(fù)使用，耗費管材較多，但總體漿液量可控，工藝成本顯著降低，與普通注漿方法相比，袖閥管注漿效果在施工效率、成本控制、加固效果方面有明顯優(yōu)勢，且施工成本差距不大。因此，在雜填土地層進行地基加固處理的時候，袖閥管注漿法有較大的優(yōu)勢，具有廣闊的應(yīng)用空間。