袖阀管注浆在杂填土地层土层加固的应用

袖阀管注浆在杂填土地层土层加固的应用

金潇

中铁十局集团第一工程有限公司，山东省济南市 25000

[摘要]济南城市轨道交通9号线华山东路站车站工程，有210m位于杂填土地层，杂填土地层不稳定，采用袖阀管注浆加固周边及基底土体，该注浆方法改善周边地层性质，提高土体密实度，减少明挖深基坑施工风险，增加线路运营安全性。文章根据现场实际情况，对袖阀管注浆工艺进行了介绍。

[关键词]袖阀管注浆、杂填土地层、土体加固

作者简介：金潇（1989年1月），男，汉族，四川威远人。

一、工程概况

华山东路站是济南市城市轨道交通9号线一期工程从西至东的第4座车站，车站位于规划金舆大道与小马桥路交叉路口东侧，沿规划金舆大道东西向布置。车站外包总长296.6m。顶板覆土约3.500-5.304m，中心里程顶板覆土厚度约3.500m。标准段宽21.100m ,深17.680m。基坑范围内，Φ1000全套筒旋挖钻孔桩（C20素砼回填）进行置换；桩间用Φ48袖阀管注浆加固2400*2400梅花形布置（扩散半径不小于1m，自基底至原状土)。基坑范围外12.4m采用Φ48袖阀管注浆加固（扩散半径不小于1m，自地面至原状土)。车站主体结构及附属结构为明挖法施工。

（一）地质情况

  车站主体基底标高约5.45~6.64m,基底持力层主要为①1-1层杂填土、①2-1层素填土、①2-3层素填土、⑨层粉质黏土、⑨2层粉质黏土、⑳1层全风化辉长岩、⑳2层强风化辉长岩、⑳3层中风化辉长岩,各岩土层强度及压缩性存在很大差异，①1-1层杂填土、①2-1层素填土、①2-3层素填土属欠固结土，具强度低、压缩性高，力学性质差异性极大，为不均匀地基，车站结构底板下仍存在较厚填土，预计后期会产生较大的地面沉降和不均匀沉降，天然地基是不稳定的，天然地基强度不满足要求。

YDK40+595.017-YDK40+809.468范围原为采矿区,经人工回填整平,回填成分主要为杂填土和建筑垃圾等，回填范围内大概210m ,回填深度16.5m~48.5m不等，现为建筑空地。

（二）设计要求

1.回填区范围外的基坑底位于⑨2粉质黏士层，该层土体地基承战力特征值为150kPa。为使结构整体刚度协调，矿坑范围内加固后土体地基承载力特征值应达到150kPa。

2.加固后土体应检测土体无侧限抗压强度，且需保证每个检测点在该位置深度范围内的每个士层中至少有一处取样。注浆后无侧限抗压强度应达到0.3~0.5MPa。

3.注浆分为双液浆和单液浆，双液浆为最外排封边，中间位置采用单浆液。双浆液配合比为水泥浆:水玻璃=1:1(水灰比W:C =1:1,水玻璃为20~25B),缓凝剂掺量为水泥的3%。水泥采用42.5号普通硅酸盐水泥。单浆液水灰比(重量比)0.8:1~1.2:1。

二、袖阀管注浆施工

（一）袖阀管注浆简介

注浆加固地层是把具有充填和凝胶性能的浆液材料，通过配套的注浆机具压入所需加固的地层中，经过浆液硬化后充填和堵塞地层中的空隙，减小注浆区地层渗水系数及基坑开挖时的渗漏水量，并能固结软弱和松散土体使地层强度和自稳能力得到提高。

袖阀管采用φ48PVC成品袖阀管。袖阀管注浆段带有射浆孔（每环6个孔，环与环间距50cm），在每环射浆孔外部都包裹有一层橡胶套（橡胶套宽6cm）。在把袖阀管放入钻孔时，橡胶套的作用是防止钻孔泥浆或套壳料进入管内；灌浆时橡皮套在压力作用下被浆液冲开，使浆液进入地层，并且可保证按要求分清层次，形成劈裂，而当停止灌浆时，橡胶套又弹回并裹紧袖阀管，防止管外流体进入管内，起到逆止阀门的作业。袖阀管上的每两环射浆孔，为一个灌浆段（100cm），灌浆头由止浆塞和灌浆芯组成，每一次灌浆头在袖阀管中上下移动灌浆时，只包含一个灌浆段，双液浆注浆管拟采用单塞注浆管施工，单液浆注浆拟采用双塞的形式进行注浆作业。

图1袖阀管结构示意图

（二）袖阀管注浆工艺流程

图2袖阀管注浆施工工艺流程图

（三）袖阀管注浆管施工

注浆参数：注浆压力0.5～1.0MPa，填充系数取0.8，浆液消耗系数取1.3。

1. 钻孔

（1）测量定位

采用全站仪定位控制孔位，中间孔位采用钢尺拉尺放出施工孔位。

（2）钻机就位

底座水平，机身稳固可靠。调整钻机高度，立轴对正孔位，将钻具放入孔口管内，使孔口管、立轴和钻杆在一条直线上，用罗盘、水平尺和辅助线检测立轴方向和倾斜角度。

（3）钻孔

采用履带式FH600型水井钻机或FH1000水井钻机，成孔孔径115mm，由于杂填土土质松散，膨润土护壁无法保证成孔，采用钢套管进行护壁。

2. 安装袖阀管

钻孔至设计深度并采用清水洗孔后，依次下入按注浆段配备的袖阀花管，下管时及时向管内加入清水，克服孔内浮力，顺畅下入至孔底。

3. 灌入封闭泥浆

封闭泥浆材料采用套壳料，套壳料以膨润土为主，水泥为辅组成，配比为水泥：膨润土：水=1:1.5:2，用于封闭袖阀管与钻孔孔壁之间的环状空间。

4. 固管止浆

在孔口周围的地面以下1m的距离范围内，注入配置好的速凝水泥浆液直至孔口返出，孔口浆面下沉后应多次回灌，保证固管止浆效果。浆液配合比为水：水泥=1：1.5。

5. 待凝

要待孔口段止浆料凝固后才能灌浆。待凝时间控制在1~3天以内。

6. 开环灌浆

开环：灌浆的前期阶段，使用稀浆（或清水）加压开环。在加压过程中，一旦出现压力突降，进浆量剧增，表示已经“开环”。开环后即按设计配比开始正式注浆。

灌浆：从孔底自下而上进行注浆，每2排孔眼作为一个灌浆段，每段长为100cm。

注浆液采用P.O.42.5普硅水泥，注浆压力0.5～1.0MPa以内。

注浆次序：每次都必须跳开一个孔进行注浆，以防止发生窜浆现象。

注浆次数：由于袖阀注浆一次性注浆难以均匀，现场分2次进行。

间歇注浆：全孔段注浆完成后，间歇一段时间再进行第二次注浆，间歇时间控制在10~30min之内。

7. 终灌标准：

终止注浆为控制注浆压力在1MPa以内持续注浆20min左右；发生窜浆或浆液漏失严重时，当地表和建筑物的隆起量大于2mm时，立即停止注浆。

8. 后备注浆措施

每孔注完浆后，用注浆花管插入袖阀管内，泵入清水把袖阀管内残留水泥浆冲洗干净，以备复注。浆管口用胶布封上，以备在以后开挖过程中，地面出现沉降时，进行重复注浆。

（四）注浆效果检查

1.钻孔取芯观测法检测地层孔隙之间的填充效果。施工完毕28 a后，对加固体进行钻孔取芯检验,观察其加固土体的孔隙填充情况及地层的完整性。芯样需要进行无侧限抗压强度试验，强度达到0.3~0.5MPa。

2.采用静载试验法检测基底的地基承载力提高效果。在钻孔取芯检测合格后，进行静载试验，试验共进行2个点,所有检测点地基承载力特征值均达到150 kPa。

（五）注浆过程中发现的问题及改进措施

1. 塌孔。施工前期采用膨润土泥浆护壁工艺进行钻孔施工，钻进时发现，在孔隙率大的地层，存在塌孔现象无法成孔。后改用钢套管跟进钻进成孔，采用115mm中空钻杆施工，袖阀管安装在中空钻杆内，边灌注套壳料边拔套管，完成袖阀管安装。
2. 无法开环。注浆施工中发现，部分袖阀管存在无法开环情况，及时调整套壳料配比从水泥：膨润土：水=1:1.5:1.5，调整成水泥：膨润土：水=1:1.5:2，调整完后袖阀管能顺利开环。

三、结语

袖阀管注浆法在矿坑回填地层应用有较大优势，可以填充缝隙，效果在施工功效、成本控制、加固效果方面有优势。

参考文献：

[1]罗跃文,高春羽 袖阀管注浆法在杂填土地层基础加固中的应用[A].北京：1003-1510（2022）04-0068-04

[2] 龚晓南.地基处理手册(第三版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2008