地鐵暗挖區間施工中的袖閥管注漿技術

孟凡茂

（中鐵十六局集團地鐵工程有限公司，北京 100018）

袖閥管注漿原理即被注漿泵加壓處理后的漿液經由連接管、注漿槍頭進入注漿管內；由于注漿槍頭深入袖閥管內，在外力作用下可自由活動，注漿是在注漿壓力的作用下，注漿槍頭兩端橡膠皮頭膨脹擠壓袖閥管，從而使注漿槍頭與槍頭范圍內的袖閥管形成密閉管段；漿液出口位于注漿槍頭中部，不斷加注的漿液會逐漸匯聚到袖閥管注漿管段，壓力值的不斷增高會使袖閥管的承受能力不斷被激發出來，當其承受的壓力超過了袖閥管預留注漿孔保護皮套的承載壓力值時，漿液會從袖閥管預留孔流出；不斷加壓的漿液順著地層結構不斷流動，進而填充地層的縫隙，凝固而成的漿液使原本的地質結構發生了改變，變得堅硬起來，起到止水加固的效果。

1 工程概況

某工程區間起點里程為右（左）K18+621.452，終點里程為右（左）K19+709.945，左線長1袖閥管；注漿加固；暗挖區間隧道088.493m，右線長1 071.672m，左線區間短鏈16.821。平面上區間線路由3條R-450的曲線組成，右線縱斷面上區間線路為-10‰，28‰的“V”字坡，左線縱斷面上區間線路為-10‰，29.82‰的“V”字坡，隧道頂最小埋深約11m，最大埋深約21m，均為單洞單線馬蹄形斷面，區間隧道采用礦山法施工。本里程段區間隧道上半斷面位于富水砂層中，下半斷面位于巖層中，屬于典型的上軟下硬地層，考慮到施工的安全指數，需對富水砂層進行止水加固，使用了袖閥管注漿技術來完成區間隧道的修建。

2 袖閥管加固施工

2.1 洞內采取深孔注漿加固地層施工方案

對于富水砂層的地段，在開挖時要進行袖閥管超前注漿來加固地層，注漿材料采用水泥與水玻璃雙漿液。注漿孔在每一循環開始部位的掌子面上按扇形布置，同時保證孔的末端間距控制在1m的范圍內，并保證每一斷面拱部、側墻5.0m范圍內砂層被加固，單孔漿液擴散半徑為600mm。

2.2 全斷面注漿止水加固地層施工工藝

1）注漿范圍 拱部外擴5.0m范圍；洞內上半斷面超前預注漿采用袖閥管注漿工藝，隧道開挖輪廓外側注漿管采用剛性袖閥管，掌子面采用PVC袖閥管。

2）注漿材料 42.5級普通硅酸鹽水泥漿及水玻璃漿液。

3）循環注漿長度 長度為13m，注漿工作面封堵初始注漿段采用1.0m厚噴混凝土止漿墻，后序注漿段均預留5.0m已注段作為止漿巖盤。

4）孔間距 初始注漿孔間距為0.4m，保證孔的末端間距控制在1m范圍內，單孔漿液擴散半徑為0.6m。

5）注漿壓力 控制在0.5～0.8MPa。

6）作業順序 先外圈，后內圈，間隔轉孔注漿。

其注漿孔的布置如圖1，2所示。

圖1 初始注漿孔剖面

圖2 注漿孔位置

3 袖閥管施工過程

3.1 施工準備

1）材料 42.5級普通硅酸鹽水泥及40Be'～45Be'水玻璃。

2）配合比要求 水灰比為0.8∶1；水泥與水玻璃混合漿液的質量比為（0.8～1）∶1，體積比為1∶1；設備配置為ZDY-1500鉆機1臺，KBY-50/70注漿泵1臺。

3.2 袖閥管鉆孔施工工藝及要點

1）施工放樣、進行定位 在建立好的坐標軸上標出定位的布設點，采用拉線和卷尺測量數據相結合的方式找準孔位，并做好標記。

2）鉆機鉆孔 在初次鉆孔時選用 89mm的鉆頭完成鉆孔。鉆機就位時，操作人員需反復檢測鉆機平放的位置是否處于平穩狀態。在開啟鉆機前，需測算出鉆機的角度。在使用過程中還需及時調整鉆機，維持其平穩狀態。在鉆孔操作過程中，需時刻確保平面的豎向誤差≤50mm，鉆孔角度的誤差值在1°左右。此外還需注意，若在鉆孔過程中遇到堅硬的石層，為避免出現塌孔現象，需借助套管完成鉆孔施工。當注漿管安裝完畢后，要拔出套管。

3）安設袖閥管 在指定位置安裝好袖閥管。每節袖閥管長3m，若要將其連成一個整體，需使用螺紋套管將接頭連接。在袖閥管非接頭那端添加悶蓋進行密封處理，在其接頭處需做好密封處理。每完成1組袖閥管拼接，就將其下放到孔內，在下放過程中需確保袖閥管的中心與鉆孔中心在1條直線上。此外，對于裸露在掌子面外0.1～0.2m處的袖閥管需用套頭擰緊，以免混入雜質影響注漿效果。

4）清孔 用清水對袖閥管進行清洗，并對其進行檢查，查看泄漿孔能否正常工作。

3.3 袖閥管注漿施工工藝及要點

袖閥管注漿采用后退式分段注漿，注漿泵采用雙液注漿泵，其具體施工工藝如下:①將連接好的內管和雙塞管固定在袖閥管底部。②固定好內管頂部與液壓注漿泵出漿一端的接口，之后完成壓力表安裝。③將配好的水泥漿注入容器內，再調到合適濃度的水玻璃溶液。④將液壓注漿泵進漿的1端分別與2個容器相連。⑤接通注漿泵，確保容器內注漿操作體積比為1∶1。⑥觀測壓力表的壓力變化，若其達到1MPa時開始計時，持續灌注5min后，拔出注漿的內管。

3.4 袖閥管注漿效果檢測

3.4.1 注漿控制

控制好注漿量和注漿壓力是確保袖閥管注漿施工順利開展的重要衡量指標。在這一過程中，操作人員需時刻關注注漿量的變化，將其作為控制注漿進度的主要參照標準，與此同時，還要關注注漿壓力值的變化情況，并將其記錄下來。值得注意的是，在注漿過程中，要嚴格控制每節袖閥管的注漿量，確保每節0.5m長的袖閥管的注漿量變化保持在0.1～0.2m3。一旦注漿壓力值上升到1MPa時，要保持在此壓力狀態下注漿5min。

3.4.2 注漿效果檢驗

在注漿完成后，開挖前需對其加固效果進行檢測。首先利用地質雷達對施工地區進行探測，探明掌子面前方水囊、空洞及地層的裂隙發育情況等，如有水囊和空洞，則需繼續注漿。

地質雷達探測完成后，還需對掌子面注漿效果進行具體檢測。對掌子面采用地質鉆機進行巖芯取樣，觀察漿液填充情況，對取出的巖芯進行抗滲、強度等技術參數檢測，符合設計規范要求后才能進行開挖。掌子面鉆5個檢查孔，檢查孔位置為斷面中間1個、隧道拱腰兩側各1個、左右拱肩位置各1個，檢查孔長度為本循環注漿長度。在取芯過程中，要對鉆機有無卡鉆、卡鉆位置、有無滲水等情況進行詳細記錄，以備分析；取出的巖芯要放置在留樣盒內，對巖芯的位置、深度用標簽做好記錄，將巖芯送往檢測中心檢測，若強度＜0.4MPa，則對掌子面進行補充注漿。

在本工程開挖過程中，掌子面無滲水現象，漿脈清晰，注漿強度達到設計要求，注漿效果良好。

5 結語

該地鐵暗挖區間有著相對復雜的水文地質條件，主要以砂礫巖為主，地下水豐富。為了進一步確保施工效果，采用了袖閥管注漿技術。經實踐表明，該技術具有良好的使用效果，不僅加固了施工現場的地層結構，還對地下水起到了有效的止水效果，極大提升了暗挖施工的安全系數和工程的安全性能。鑒于上述分析，在暗挖區間采用袖閥管注漿技術具有重要的推廣意義。