淺談隧道淺埋段袖閥管注漿施工技術

周金濤

摘要：針對傳統的袖閥管注漿法跑漿串漿的情況，在地基中會出現明顯的擠土效應等問題，文章對袖閥管注漿法進行了分析。文章結合了隧道淺埋段施工的具體技術和過程，對該技術實施帶來的相關影響進行了探討。

關鍵詞：隧道工程；淺埋段袖閥管；注漿施工技術；跑漿串漿；擠土效應 文獻標識碼：A

中圖分類號：U231 文章編號：1009-2374（2016）17-0110-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.17.053

袖閥管注漿法是由法國Soletanche基礎建筑公司在20世紀50年代所發明的，該方法是一種十分先進的注漿施工工藝，在發明后被廣泛應用在世界范圍內的土木工程施工中。這種方法有較強的實用性，在砂性土、淤泥以及粉土等施工的底層加固中有著良好的應用效果。在用袖閥管注漿法對道路軟基進行處理，如碎石樁、換填法等地基的處理在工期、造價、技術和機械上均存在明顯優勢，并且該方法對環境造成的不良影響較小。對此，袖閥管注漿法在道路施工的處理中應用較為普遍。但是袖閥管注漿法中同樣存在一些問題，如在施工中漿液的擴散不能準確地預料造成了控制上出現了較多困難，施工中必須注漿壓力對地基產生超孔隙水壓，進而出現明顯的擠土效應，可以破壞地基或是鄰近建筑物的安全。

1 施工技術要點分析

在高速鐵路的施工過程，采取較大面積的開挖和地基復合處理在經濟效益上不夠合理，對此最終選擇袖閥管注漿法，實現對該段的軟弱土層實行加固處理，依據該工程，筆者采取了改進方式的袖閥管注漿法，實行地基加固方案設計，并檢驗了該方法的效果。為了防止出現注漿擠土對鄰近建筑物產生推移作用，注漿順序將沿著一定方向推進，并采取隔行跳孔、分層次注漿的方式進行施工，嚴禁完成全部鉆孔后再實行集中注漿。

2 工程基本概況和施工重點

2.1 工程地質以及水文地質

馬鞍梁隧道IDK743+440～+620段為Ⅵ級圍巖，下穿淺埋沖溝，最淺埋深11m（實測），上部溝谷富水，地表水及地下水發育，隧道洞身通過地層主要為第四系全新統（Q4）沖洪積黏質黃土、礫砂、細圓礫土、粗圓礫土，地下水滲透性極強。

此處地表水特點為：馬鞍梁隧道進口附近的五龍溝內為常年流水，枯水期流量約4675m3/d。地下水特點為：馬鞍梁隧道五龍溝淺埋段地下水類型主要為第四系松散層孔隙潛水，主要接受大氣降水補給，含水層為細、粗圓礫土，富水性較好。

五龍溝溝谷地帶第四系細、粗圓礫土含水層滲透系數K值達到10.0～13.74m/d，滲透性較強，補給較充足；設計預測IDK743+440～+620淺埋段正常涌水量約16167m3/d，最大涌水量約24251m3/d，涌水量較大。

2.2 注漿加固的目的

借助對建筑物和基坑圍護的結構之間的區域實行注漿固結，將該處的水利聯系進行切斷，改良地層，縮小基坑的維護結構成槽和開挖施工對建筑物造成的影響，保證建筑物的安全與穩定。

3 馬鞍梁隧道進口淺埋段的注漿施工設計

3.1 施工前準備計劃

3.1.1 平整地形。IDK743+430～+522段的淺埋下穿沖溝，地形趨勢平緩，地表高1051～1060；IDK743+522～+566段在坡面的前方，地表高程為1061～1069。為了實現注漿作業更加便利，需要根據地形條件實現對沖溝內的清方，IDK743+430～+522段92m場地經過平整后最終的地面標高為1053.03m，IDK743+522～+566段的44m場地經過平整后標高達到了1061m。

3.1.2 地表水過渡。施工沖溝的地表實施混凝土鋪砌，沖溝段內的地表注漿施工期間要對地表水進行引排，在線路上游50m位置建筑水壩集水，采用直徑為150cmPVC管將地表流水引入或排至線路的下游，截止到洞內施工襯砌通過該段。

3.1.3 注漿材料。充分考慮到地層屬于含水層，為了對漿液的擴散區域實行有效控制，需要保證注漿材料在地層中的凝膠化性能或是漿液凝膠的時效性，材料選擇快硬硫鋁酸鹽水泥單液漿，選擇普通水泥的水玻璃雙液漿作為輔助性注漿材料，雙液漿的漿液凝膠時間需要控制在10～40sec內，進而達到可控域注漿的目的。

注漿水泥為P·O42.5普通的硅酸鹽水泥，細度需要經過80μm的孔篩篩余量小于5%；快硬硫鋁酸鹽水泥。

注漿使用的水泥必須要符合一定的質量標準，不能使用受潮結塊的水泥。存放時間不宜過久，出廠日期超過三個月的水泥不能使用。

注漿所用的水要符合拌制水泥混凝土的用水標準，拌漿水溫度低于40℃。

本次工程施工中所用的水泥主要為：快硬硫鋁酸鹽水泥、P·O42.5普通的硅酸鹽水泥，45～50Be水玻璃（M=1.7～3.1）。

3.2 分區段地表注漿

為了對注漿加固范圍的控制并保證注漿效果，需要采取分段注漿，縱向長度小于20m，為控域注漿提供便利。

袖閥管注漿，所用漿塞為Φ65×5PVC袖閥管和雙向皮碗式，借助Φ25鍍鋅鋼管作為芯管分段實行注漿，注漿材料主要為硫酸鋁酸鹽水泥作為單液漿，輔助材料為普通硅酸鹽水泥和水玻璃液雙液漿，縱向分段周邊兩排孔分別采用普通水泥-水玻璃雙漿液為主，其他的孔則采用硫鋁酸鹽單液漿。

3.2.1 注漿的范圍和順序。注漿的范圍如圖2和圖3所示：

注漿孔橫向隧道開挖的輪廓線外為5m，也就是寬度為24.8m；注漿深度是隧道拱頂開挖輪廓線上的5m，隧底開挖輪廓線下部2m，也就是19.68m；鉆孔利用等邊三角形布置，間距為1.5m×1.5m。漿液的有效擴散半徑為1m。采用直徑為65×5PVC袖閥管以及雙向皮碗式止漿塞，利用直徑為25的鍍鋅鋼管作為芯管實行分段注漿。

此次注漿施工中，將注漿孔劃分為周邊和中間兩種，周邊是注雙液孔漿，中間孔為注單液漿孔，注漿順序在原則上為由外到內約束的發散性方式。需要對地層的加固進行考慮，先對周邊孔進行注漿，隨后延伸至內圈孔，最終形成約束，實現地層注漿的逐步擠壓密實，對三個周邊實行注漿，在中間部位的水流方向上形成約束，保留一個邊成為水排流的出口，注漿過程中要逐漸將水排出，提升整體注漿效果，對漿液的擴散區域實行有效控制，保證注漿后可以形成較為完整的注漿加固體。

3.2.2 注漿參數和鉆孔。施工中，硫鋁酸鹽單漿液與水灰的比值為W∶C=0.8∶1；水泥-水玻璃雙液漿與水灰的比值為W∶C=0.8∶1；水泥-水玻璃體積比C∶S=1∶1，水玻璃波美度：33～38Be。注漿參數詳情見表1：

在鉆孔過程中要對注漿孔的孔位實行測量放線；采用工程地質鉆機根據標識的孔位實行鉆孔。在鉆孔過程中要采用套管進行定位，泥漿循環護壁成孔，在成孔后需要及時采取清理。在鉆孔過程中要做好鉆孔的記錄，對鉆孔的地質進行詳細描述，這樣對下一步的注漿作業施工比較有利。按照設計要求完成鉆孔，在安裝好袖閥管注漿管后，拔出套管。

3.2.3 安裝袖閥注漿管。在不注漿的部位下A型袖閥注漿管，在注漿的部位下B型袖閥管注漿，底部要加上悶蓋。B管是有孔管，且覆蓋了一層橡膠套。在下管前必須要在最下端B管上增加下悶蓋，利用絲口和下一根B管進行連接，直至連接到注漿段長度。隨后，開始和A管進行連接，A管連接至鉆孔深度，并且要求露出地面10cm。

由于鉆孔具有較深的特點，在下管中可以將連接好的袖閥注漿管分為三段，實行依次下孔，上端在即將完成時，再在空口連接下一段的袖閥注漿管，指導袖閥注漿管的下管作業被完成。

在袖閥注漿管沿著套管內壁下至鉆孔底部后，在頂部位置加上悶蓋，隨后將套管拔出實施封孔作業。在孔底到地面距離為3m時采用粗砂或是礫石實現密實性填充，在地表下3m的位置到孔口部位采用速凝水泥砂漿實行填充封孔，避免出現注漿中返漿的情況。

3.2.4 施工操作。注漿作業中的設備主要為注漿泵，注漿方式為后退式分段注漿，利用止漿系統，在注漿帶內通過孔底實行注漿，每次注漿的長度為0.5～1m。在第一段注漿段注完后，將注漿芯管以及止漿系統采用管箝上提升到第二段的注漿段，實行第二次注漿段的注漿，從此往下，指導完成注漿帶。在注漿過程中要做好注漿記錄，并測定注漿液的凝膠時間，保證收到良好的注漿施工效果。注漿最終的孔膠圈如圖4

所示：

4 結語

本文對隧道淺埋段的袖閥管注漿施工技術結合筆者所經歷的具體工程項目開展相應的探討。本公司在馬鞍梁隧道淺埋段中主要采用了袖閥管地表注漿施工，在大量的實驗及測量數據中，實現了反復總結和論證，最終成功地將淺埋隧道軟弱圍巖地表注漿實現了具體實踐，經過驗證得出，袖閥管注漿可以實現對圍巖的有效加固，且實現注漿堵水，以上經驗都為今后的大斷面淺埋軟弱圍巖隧道的施工提供了大量的理論與實踐依據。

參考文獻

[1] 魏晨亮，王玉卿，唐高洪.南寧地區富水圓礫層袖閥管注漿加固技術[J].隧道建設，2014，（5）.

[2] 周志軍，何劍，彭帝，呂大偉.袖閥管注漿法加固地基技術的改進與應用[J].地球科學與環境學報，2014，（3）.

（責任編輯：小 燕）