袖閥管注漿法在雜填土地層基礎加固中的應用

羅躍文，高春羽

（北京通成達水務建設有限公司，北京 100000）

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18.8 km，本工程為第三級泵站——中門泵站，包括新建一座加壓泵站及460 m配套管線。

1.1 地質(zhì)情況

管線采用DN2000 鋼管，鋼管外側澆筑C25W6F150混凝土包封，管線基礎為人工雜填土基礎，地基土主要為雜填土，局部為卵石填土、粉土填土。卵石填土、雜填土和粉土填土物理力學性質(zhì)不均，不宜作為基礎持力層，采用注漿加固的方式進行基礎加固處理。

1.2 設計要求

注漿壓力0.5～1.0 MPa，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300 kPa。

1.3 注漿方案比選

目前，基礎注漿加固常用方法包括鉆桿后退式注漿法及袖閥管注漿法兩種注漿方法，兩種注漿方法各有特點，具體分析見表1。

表1 鉆桿后退式注漿法和袖閥管注漿法分析

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，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

袖閥管主要包括兩部分：一是內(nèi)徑為48 mmPVC 注漿管，注漿管選用壁厚3 mm 的優(yōu)質(zhì)PVC管，保證在最大注漿壓力下不產(chǎn)生破壞，PVC 注漿管每隔500 mm 在四周開設4 個Φ6 mm 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；二是內(nèi)部鋼管注漿器，在鋼管端頭部位480 mm范圍內(nèi)開設6個60 mm×10 mm的注漿孔，在注漿孔兩端設置止?jié){圈。袖閥管構造見圖1[1]。

2.2 袖閥管注漿施工

袖閥管注漿分為鉆孔、安裝袖閥管、澆筑套殼料及注漿4個步驟，施工流程見圖2。

2.3 袖閥管注漿施工

注漿參數(shù)：注漿壓力0.3～0.5 MPa（Ⅰ序孔0.3 MPa，Ⅱ序孔0.5 MPa），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。

（1）鉆孔。①測量定位。根據(jù)已布設好的控制點坐標，使用全站儀放出控制孔位，并依照控制點用鋼尺放出所有鉆孔孔位，然后用水準儀測量地面高程，確定鉆孔深度，注漿孔位與設計孔位偏差不大于10 cm。②鉆機就位、對孔位。鉆機就位時應準確并放置平穩(wěn)，以保證鉆孔的豎向垂直度及孔位偏移，施工過程中通過觀察鉆桿垂直度配合角度儀控制孔斜率，孔底偏斜率不大于2.5%。③鉆孔。采用MGZJ-180 沖擊鉆機進行鉆孔，成孔孔徑為133 mm。由于雜填土土質(zhì)松散，泥漿護壁無法保證成孔，因此采用鋼套管就行護壁。

（2）安裝袖閥管。①袖閥管是漿液進入地層的通道，注漿花管采用PVC塑料管，每隔50 cm鉆一組Φ6 mm 射漿孔，射漿孔外側包裹一層橡膠皮，注漿時橡皮套被注漿壓力沖開，使?jié){液穿過套殼料進入地層，停止注漿時橡皮套彈回壓緊袖閥管。②將連接好的袖閥管下口用尖底封好，然后將袖閥管下入孔中，要確保袖閥管下到孔底，袖閥管底端與注漿孔低距離不大于20 cm。袖閥管下放保持平穩(wěn)，不得強力下壓或擰動，為保證袖閥管位于孔位中心，每隔2 m 設置一處定位卡，袖閥管下設完成后拔出套管。

（3）套殼料澆筑。①袖閥管安裝完成后澆筑套殼料，封閉袖閥管與鉆孔壁之間的環(huán)狀空間，防止注漿時漿液四處流竄，在橡皮袖閥和止?jié){塞的配合下迫使?jié){液只在一個注漿段開環(huán)注漿。②套殼料物理力學性能：適宜的強度兼顧開環(huán)和防止串漿的需要；收縮性小，凝固后不致和袖閥管脫開；脆性較高，增加開環(huán)后的破碎程度；黏度低，析水率小和穩(wěn)定性高。③套殼料配比為水泥∶膨潤土∶水=1∶1.53∶1.94。

（4）注漿方式。注漿前首先進行開環(huán)，采用高壓清水開環(huán)，開環(huán)后持續(xù)灌注5 min，袖閥管注漿自下而上進行注漿，注漿時在注漿管內(nèi)下設雙聯(lián)式注漿塞，每次灌注一環(huán)孔，每環(huán)孔間距50 cm，分段注漿可以有效地減少地層不均性對注漿效果的影響。注漿過程中，每段注漿完成后，向上移動一個步距的注漿管長度。

（5）注漿順序及注漿材料。注漿采用先外圍后中間的注漿順序，同排孔跳孔間隔注漿，邊排孔采用雙液漿（水泥漿（水∶水泥=0.8∶1）：水玻璃（水∶水玻璃=1∶1）=1∶1），將注漿范圍進行封閉，中間孔采用水泥漿（水∶水泥=0.8∶1）。

（6）注漿結束標準。單位注入量達到計算注漿量的最大值或在最大注漿壓力下，注入率不大于2 L/min，并以持續(xù)灌注20 min達到注漿結束標準。

（7）封孔。將導管下入到PVC 注漿管底部，用注漿泵向?qū)Ч軆?nèi)泵入水∶水泥=0.5∶1的新鮮普通水泥漿，將孔內(nèi)余漿或積水頂出孔外，在泵入漿液過程中，將導管徐徐上提，并注意使導管底出口始終保持在濃漿面以下。

2.4 注漿效果檢查

（1）鉆孔取芯觀測法檢測地層孔隙之間的填充效果。施工完畢28 d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。芯樣顯示：雜填土地層中的孔隙得到充分填充，達到預期的填充性效果，地層完整。

（2）采用面波檢測法檢測基礎加固效果。鑒于人工填土物理力學性質(zhì)較離散，且加固區(qū)位于地面以下，采用面波測試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，24 道進行數(shù)據(jù)采集，道間距2 m，偏移距2 m。注漿加固前，在指定區(qū)域布置瑞雷波測試點（排列），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，計算出注漿前后的面波波速，對波速進行對比，分析評價區(qū)域的注漿加固效果。

（3）采用靜載試驗法檢測地基承載力提高效果。在鉆孔取芯及面波檢測合格后，進行靜載試驗，試驗共進行3個點，所有檢測點地基承載力特征值均達到300 kPa。

檢測結果表明：注漿后地層孔隙被連續(xù)填充，相關指標滿足設計要求，地基加固效果良好。

2.5 注漿過程中發(fā)現(xiàn)的問題及改進措施

（1）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，由于雜填土地層孔隙率大、地質(zhì)松散，護壁泥漿跑漿，塌孔導致卡鉆、袖閥管破壞等現(xiàn)象，造成施工成本增加，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，此方法大幅提高成孔質(zhì)量，有效避免塌孔，同時，套管重復使用，施工成本相較泥漿護壁有所降低。

（2）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4 MPa）導致止?jié){塞反轉(zhuǎn)，造成注漿芯管卡管，無法拔出及漏漿堵塞袖閥管，無法進行重復注漿。改進措施：①調(diào)整套殼料配比。開環(huán)壓力大的直接原因為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2 MPa，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，但管底2～3 m 范圍仍存在堵管現(xiàn)象[2]。②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 結語

袖閥管注漿法具有注漿量可控、可分段重復注漿及施工快等特點，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，對雜填土地層進行地基加固處理，袖閥管注漿法有較大的優(yōu)勢，具有較廣闊的應用空間。