摘要：袖阀管注浆工法由于能较好地控制注浆范围和注浆压力,可进行重复注浆,且发生冒浆与串浆的可能性很小等特点,得到较广泛的应用。袖阀管注浆作为目前处理地基的一种比较先进的方法 ，应用于各种不良地层处理 、地基加固 、建构筑物沉降等。
关键词：袖阀管施工；施工工艺；套壳料；注浆；优点分析；固管止浆
引言
阀管注浆是由法国Soletanche基础工程公司于20世纪50年代首创的一种注浆工法。由于袖阀管注浆能较好地控制注浆范围和注浆压力,可进行重复注浆,发生冒浆与串浆的机率小，近年来在加固工程中得到较广泛应用。
一、袖阀管注浆的工艺原理
袖阀管注浆是为了解决传统注浆在覆盖层中注浆易出现串浆、冒浆和无法有效形成灌浆封闭条件，从而不能有效保证灌浆质量而进行的一种灌浆。其主要原理是在灌浆孔中下入袖阀管，在袖阀管与灌浆孔壁间灌注套壳料，形成灌浆段的密闭条件，在后期进行灌浆时，利用浆液的压力从溢浆孔将袖阀管外橡胶套撑开后劈裂套壳料，实现浆液在指定灌浆范围段有效灌注。按照流动浆液与土体之间的相互作用方式进行划分，可以将其分为渗透注浆、压密注浆和劈裂注浆 。
二、袖阀管注浆工法特点 以及适用范围
1、袖阀管注浆工法特点
1.1相对于普通注浆, 具有上下2个止浆系统, 能将浆液限定在注浆区域的任一段范围内进行注浆,达到分段注浆的目的，其注浆针对性强,能用最节省的费用达到最理想的效果;
1.2止浆系统在光滑的袖阀管内可以自由移动,可根据需要在注浆区域内某一段反复注浆;
1.3根据地层特点,可在1根注浆管内不同区段采用不同的注浆材料,选用不同的注浆参数进行注浆施工。
1.4每个注浆长度固定为 30 ～50 cm，可据地层情况调整注浆长度，实现定量定尺控制注浆，在被加固的地层中，进行多点、定量、均衡的注浆，使得注浆体在地层中分布较为均匀，大大提高了被加固地层段的整体稳定性。
1.5袖阀管注浆套壳料的作用,采取较大的注浆压力时,发生冒浆和串浆的可能性小。
2、适用范围
2.1对松散，成分以粉质粘土、建筑垃圾为主，含少量碎石及块石片的杂填土层或砂层、卵石层等松散地层的土体加固；
2.2盾构机始发、到达时对洞门的加固；
2.3弥补旋喷桩、搅拌桩局部没有咬合或成桩效果不好所产生的空隙；
2.4充填矿区因过分开挖使地层出现破碎带或空洞，降低岩、土层的可压缩性，以减小周边建筑物的沉降和变形；
2.5阻止路基产生的裂缝或沉降变大而进行的加固；
2.6在深基坑周围做防渗处理等。
三、注浆参数
3.1注浆半径的确定。
依据袖阀管法理论模型,假定浆液在砂砾中作紊流运动,其扩散半径r1为：
式中:t―――灌浆时间,s;
k――砂土的渗透系数,cm/s;
v――浆液的运动粘滞系数,cm/s;
h1――灌浆压力,MPa;
r0――灌浆管半径,cm;
de――被灌土体的有效粒径,cm;
n――砂土的孔隙率。
3.2注浆压力
注浆压力与所加固土体上覆盖土层的压力、浆液粘度、注浆速度和注浆量等因素有关,注浆过程中压力是变化的。
3.3每步距注浆量
Q=πR2Lnα(1+β)×1 000
式中:Q―每步距注浆量,L；
R―浆液扩散半径,取0.7~0.9 m；
L―注浆步距,取0.5 m；
n―岩层空隙率,因加固区域地层破碎,取20%；
α―浆液在地层中的有效充填系数,一般为0.3~0.9；
β―注浆损耗系数,一般为0.1~0.4。
四、注浆施工工艺
4.1测量放样
根据设计要求布置注浆孔孔位,注浆孔按梅方形布置,E区间距1.4×1.4m,F区间距1.6×1.6m,详见注浆孔位布置图,计算出孔位坐标;根据经批准的测量控制点和孔位坐标值进行测量放样,在施工区内测放出各注浆孔位,用长钉绑钉立作标记,将放样资料报监理批准。
4.2设备材料进场
在施工场地南侧原滑行道上搭设水泥堆放和浆液制备场所,将袖阀管、水泥、膨润土等材料均堆置在上方,并用彩条布盖好,以防雨淋。浆液制备台搭设在水泥前方,以方便操作。
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4.3钻孔施工
钻孔施工分两步：
其一,上部块石区采用阿特拉斯履带式风动凿岩机引φ140mm孔,穿越块石层后放入φ120PVC套管,防止塌孔。在钻进过程中有个别孔位有塌孔现象,可在第一次引孔后加入适量粘土充填,然后再在原位引孔,成孔应会相当顺利。
其二,采用XY-100型地质钻机,移机就位于已引孔位上,采用三叶钻头原位造浆成孔。由于有套管,故在移机就位时应尽量对中,以防成孔时钻头破坏套管而致塌孔。
4.4浇注套壳料
在注浆段范围内浇注套壳料(粘土水泥浆),用来防止袖阀注浆管在注浆过程中变形、变位或损坏,并能保证水泥浆通过。要求套壳料收缩性小,脆性较高,早期强度高。套壳料的耗损、扩散系数取1.3。套壳料浇注应由下而上浇注,在成孔后立即浇注,以防淤泥质土缩颈而致袖阀管难下。
4.5下袖阀管
1、每节袖阀管丝扣应连接牢固,在下端接好锥形堵头,顶部盖好保护帽。
2、袖阀管下管时管内灌入清水克服浮力,使花管下至孔底,袖阀管采用6m长(每根18节)配置,顶部高出地面20cm,尽量使袖阀管垂直居于孔中心。
4.6固管止浆
用纯水泥止浆液注入套壳料顶面到孔口段,在浇灌前应将原孔口周围进行清理,清除孔口的多余的套壳料或泥浆等,浆液水灰比应适度减小。
4.7注浆
待套壳料具有一定强度后,进行注浆施工,按注浆孔分次自下而上分段注浆,分段长度为0.33m。
1、注浆采用BW15O型注浆泵。
2、注浆水泥采用强度等级32.5R普通硅酸盐水泥；
3、注浆分3次进行, 每次注浆的间隔时间24小时；
4、通过对注浆效果及操作难易程度的比选，采用：第一次按水灰比0.75配制,第二次按水灰比0.6配制,第二次按水灰比0.6配制,并加入水泥用量0.4%的FDN-5。
5、在搅拌桶内设置钢筋标志,表示其所代表的桶内容积分别为0.1、0.2、0.3、0.4……等立方量。
注入清水至相应刻度,根据刻度可知清水重量,然后按配比要求掺入水泥。(如第一次注浆水灰比0.75水泥浆,每0.3m3水应掺入400kg即8包水泥) ；
6、注浆:注浆枪头上的活塞皮丸应经常检查,保证其完好,以防腐剂注浆过程中漏浆。
7、注浆量:通过对试注三种方案的比选,确定选用第一种方案:三次注浆采用同等每米水泥用量,即每米60kg；
通过试注和浆液配制,确定每段注浆浆液用量为:第一次22升,第二三次20升。
4.8通过流量计的显示情况,达到每段注浆量后提升33cm,再注上一段,依次类推。
4.9作好注浆记录,包括注浆压力、注浆量、水泥用量等。填写“袖阀管注浆记录表”,并及时报验。
五、注浆质量控制措施
5.1浆液配比控制
在搅拌桶内设置钢筋标志,表示其所代表的桶内容积分别为0.1、0.2、0.3、0.4……等立方量。
注入清水至相应刻度,根据刻度可知清水重量,然后按配比要求掺入水泥。(如1:1水泥浆,每0.1m3水应掺入100kg即两包水泥)。
5.2注浆压力
在注浆泵上设置压力表,每段注浆通过记录压力表值反映
5.3注浆量控制
在注浆泵前设置流量计,通过电脑自动记录每段注浆量。并通过其显示屏显示情况确定何时停泵,何时提升注浆管,以控制每段实时注浆量。注浆前应根据配制的不同浆液比重计算每升浆液对应的水泥含量,并记录成表格,交由注浆班长参照控制。注浆班长在注浆过程中,应及时根据流量的显示情况控制注浆泵,指挥前台注浆工人提升注浆管,确保每段注浆量按试配要求进行。
由于本项目设计要求为每米注浆量为180kg,故注浆主要控制指标为注浆量,压力值为辅助指标。
5.4过程控制
注浆分三次进行,每次间隔不小于24小时。
每次注浆配比应严格按照前述方案进行调整试验,并做好注浆时间,压力,注浆量,水泥用量,注浆难易程度,对周围孔位的影响等各种情况,以便试注后进行对比分析,确定采用何种注浆方案。
注浆过程中应观察地面有无变化,如有隆起现象应调整注浆速度或暂停注浆。
六、本工艺的优点分析
1、本工艺最适合定点、定深层位注浆，注浆点位准确，注浆效果较佳；
2、节约水泥用量，避免水泥浆液乱窜，环保效果、文明施工较理想；
3、对城市内周边环境影响较小；
4、工程造价经济。
结束语
目前，袖阀管灌注施工技术已在多项工程中运用，从运用效果可知袖阀管灌注施工技术作为地铁工程建设中的一项重要技术，能很好地改善地基稳定性、提高土体的性能以及增加抗压变形能力，对防漏、防渗、岩溶的处理也有很好的效果。因此，该技术值得在工程施工中大力推广。
参考文献
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[2]孔少波,等水平袖阀管深孔注浆在广州地铁的应用.现代隧道技术, 2016.
[3]章寰, 袖阀管双液浆工法在超深基坑中的应用技术.铁道建筑技术, 2017.
论文作者:吴楚钦
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/27
标签：注浆论文; 浆液论文; 水泥论文; 压力论文; 水灰比论文; 地层论文; 水泥浆论文; 《基层建设》2018年第35期论文;