袖閥管注漿在人工填土暗挖施工中的應用

夏向東 張 丹

（中兵勘察設計研究院有限公司，北京 100053）

0 引言

由于人工新近回填土回填時間長短不一、回填土料性質差異大、土體固結的程度不同，通常很難準確地確定填土地層的物理學性質參數。在同一場地的臨近位置，填土的狀態也可能會出現很大的變化。人工填土松散，自穩能力差，在暗挖開挖施工中易發生塌落現象，不易成洞，施工難度大；并由于其壓縮性變化大，直接作為地基持力層時，隧道結構易產生不均勻沉降變形。

袖閥管注漿是通過較高的壓力將漿液注（壓）入巖土層中，注漿芯管上下的阻塞器可實現分段分層注漿，可由施工需要選擇聯系或跳段注漿。采用機具設備將具有充填和膠結性能的漿液材料注入地層中土顆粒的間隙、土層的界面或巖層的裂隙內，使其擴散、膠凝、固化、以降低地層的透水性及提高地層的強度和穩定性。在地基加固中有著較為廣泛地應用[2-3]。

1 工程概述

西郊砂石坑蓄洪工程暗涵為雙洞平行隧道，截面均為圓形，內徑4.0 m，襯砌支護厚度0.6 m，兩涵洞中心水平凈距為12 m。暗涵出口段水平凈距縮短至3 m，設計內底高程38.00 m，設計內頂高程42.00 m。

阜石路分洪暗涵樁號某暗挖段，人工填土厚度大，鉆探揭露最大厚度達33.7 m，填土底高程一般33.8～48.2 m，下部為第四系卵石層。淺暗挖洞身大部置于人工填土內，人工填土松散，圍巖自穩能力極差，易發生塌落現象，不易成洞，施工難度大；部分洞底人工填土厚度仍達2 m，為不良地基土體，易發生不均勻沉降變形。因此需對該區間采取圍巖注漿加固和超前管棚支護等專項施工措施。該工程注漿的目的是充填土層內部空隙，使其密實，提高土體的承載力，增強土體穩定性。

2 工程地質條件

阜石路南側經回填的砂石坑及現狀砂石坑表層的雜填土，雜色，稍濕，稍密—中密，主要成分為房渣土，由磚塊、混凝土塊、卵礫石及黏性土等組成，粗粒骨架含量約占10%～30%，細粒充填物約占70%～90%?，F狀經回填的砂石坑區域鉆孔揭露厚度7.40～33.20 m，層底高程最低為33.8 m。

人工填土下部主要為卵石③層，多呈亞圓形，成分以輝綠巖、安山巖、灰巖等為主。卵石粒徑一般3～18 cm，含漂石，漂石粒徑一般20～30 cm，偶見較大粒徑達50 cm。卵石含量約占55%～75%、礫石含量約占10%～30%、充填砂約占15%～25%。局部卵礫石含泥質包裹體，有半膠結現象。該層無規律的分布有③1細砂及③2粉土透鏡體，細砂，褐黃色，中密—密實；粉土，褐黃色，中密—密實。各層土主要物理力學指標見表1。

表1 阜石路分洪暗涵各土層主要物理力學指標建議值表

3 注漿設計及施工

在工程注漿整體實施前，選定21.3 m 長度范圍段進行圍巖注漿加固生產性試驗。

3.1 試驗段注漿處理

（2）注漿布置：注漿加固生產性試驗區外圍周圈兩排注漿孔開孔直徑不小于130 mm，終孔直徑不小于91 mm。

試驗區內部注漿孔采用動力鉆進行引孔，引孔孔徑約42～50 mm。注漿孔設計深度13.60 m，現場實際施工時以注漿孔深進入卵石③層不小于0.5 m為準，孔位呈梅花形布置，孔距1.5 m，見圖2。

注漿材料：注漿漿液采用單液漿（即純水泥漿），單液漿注漿材料采用P.O 42.5級水泥，水灰質量比為0.6～0.75。中部注漿孔漿液適量添加膨潤土，以增加其流動性。

圖1 注漿試驗段平面布置圖

本項目注漿水灰質量比選擇0.6～0.75，較一般注漿工程選擇的水灰質量比1.0～1.2較低，主要是為防止在卵石、雜填土中漏漿等問題。

注漿順序：先對周邊注漿孔進行成孔注漿作業，待封閉圈形成后再施工內部注漿孔。采用隔孔注漿的施工順序。

圖2 注漿試驗段縱斷面圖

注漿控制：

①設計注入率：設計加固土體的10%～20%；②注漿壓力：0.2～4.0 MPa；

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③注漿流量：≤30 L/min；

④單根注漿結束標準：注漿過程中，壓力逐漸上升，流量逐漸減少，當壓力達到注漿終壓，注漿量達到設計注漿量的80%以上，結束該孔注漿；注漿壓力未能達到設計終壓，注漿量已達到設計注漿量，并無漏漿現象，結束該孔注漿。

⑤循環注漿結束標準：所有注漿孔均達到注漿結束標準，無漏注現象，即可結束本循環注漿。

試驗段檢測成果：

注漿試驗段采用面波法進行檢測。

根據檢測結果

①土層上部0～0.7 m 范圍，頻散曲線較為混亂，滿足雜填土特征；

②土層0.7～13.0 m 范圍，面波波速斜率無突變、無異常拐點，波速150～260 m/s，變化均勻、速度正常，表明巖土層特性較好；

③土層13.0～15.3 m 范圍，面波波速斜率無突變、無異常拐點，波速220～300 m/s，變化均勻、速度正常，表明巖土層特性較好；

④根據面波結果，判定該注漿試驗段處理效果良好。

3.2 全段注漿處理

（1）根據試驗段試驗成果，注漿采用試驗段參數作為整體工程袖閥管注漿參數。

（2）注漿范圍：縱向范圍需治理全段，總長95 m；橫向范圍：暗涵隧道外皮外擴≮5 m；深度范圍：底部至暗涵底以下≮1 m，頂部至隧道拱頂以上≮5 m。注漿孔平面布置見圖3，整體注漿縱斷面圖見圖4。

圖3 注漿孔平面布置圖

4 實施效果評價

該工程采用袖閥管注漿對人工回填土進行注漿加固后，采用面波法進行檢測，檢測成果與試驗段基本一致?？芍幚砗笸翆踊揪鶆?、巖土層特性較好。

根據現場取樣試驗結果，注漿處理后填土范圍內土體密度2.05～2.20 g/cm3，壓縮模量（Es100）11.76～16.88 MPa。土體物理力學參數均較為良好。

根據暗挖開挖過程變形監測結果，袖閥管注漿配合施工面小導管超強注漿，開挖圍巖穩定性良好，全段拱頂下沉量9～27 mm，均未超過預警值40 mm，變形控制效果良好。

根據監測結果，暗挖段地表沉降0～16 mm，均未超過預警值30 mm，沉降控制效果良好。

圖4 注漿加固縱斷面圖

5 結論及建議

本文以阜石路分洪暗涵樁號2+785～2+880暗挖段深厚填土注漿加固處理工程為例，敘述了注漿處理的目的、試驗段及工程參數的選取、注漿處理效果評價等。主要結論如下：

（1）在人工填土地層中進行暗挖開挖作業時，采用袖閥管注漿加固技術能夠較好地控制施工過程中地表沉降和拱頂下沉量，能夠滿足工程安全施工的要求。

（2）采用地面注漿加固的方式，能夠有效地節約淺埋暗挖施工工期。

（3）根據工程實施效果，本文認為袖閥管注漿技術在人工填土加固中效果良好，對類似工程具有一定的借鑒意義。