袖阀管注浆工法

6.应用实例三
1996年10月16日8时45分，广州地铁杨箕站东端头右侧YDK13+969.1处，地面下13 m左右围护桩间三角带处突发涌水、涌砂。现场采取“插管引水，封闭管周，上法兰盘”措施，13时涌水、涌砂得到控制。13时30分左侧ZDK13+969.1处，地面下12 m左右围护桩间同样发生突发性涌水、涌砂，如前方案，控制了涌水、涌砂。此次涌水，仅右侧就随水带出砂约300 m3，使杨箕站东端围墙东侧地层砂层严重流失，造成地面南北约18 m、东西约5 m范围整体急剧下沉，最深达1.5 m。围墙裂塌，通往居民区道路中断。
(2)采取注水试验测试注浆后砂层渗透系数为5.2×10-4～3.7×10-5cm/s，和注浆前相比较，地层渗透系数降低了2～3个数量级，已基本达到了隧道安全开挖的防渗要求。
(3)取样测试固砂体单轴无侧限抗压强度为0.39～1.39 MPa。
(4)经检查，孔中无涌水、涌砂现象发生。
(5)开挖过程中，洞内未出现大量的涌水、涌砂，砂层加固效果较好，满足安全开挖的施工要求。
普通水泥水玻璃双液浆(简称CS浆)：W∶C=1∶1,C∶S=1∶1,水玻璃浓度为35Be′。
超细水泥水玻璃双液浆(简称MCS浆)：W∶MC=2∶1,MC∶S=1∶1,水玻璃浓度为35Be′。
4.3注浆技术参数(见表1)
表1 加固防渗注浆技术参数
注浆方式
洞内长
管注浆
地表垂
直注浆
洞内短管
补充注浆
扩散半径/m
1
0.8
0.4
凝胶时间/s
35
35(MCS)
55(CS)
35
注浆速度/(L.min-1)
30～40
30～40
30～40
注浆终压/MPa
1.0～1.2
1.2
0.5
单段注浆量/m3
0.52
0.425
0.14
注浆步距/m
0.6
0.6
0.6
注浆效果
(1)注浆后，采取取心检查，岩心采取率为47.8%～92.6%，岩心加固优良率71.5%～96.6%。
注浆花管采用 22mm的焊接钢管加工，一般长0.6～1 m，其四周均匀地布设12～18个 8mm的泄浆孔。花管两端各加上3～4个止浆橡胶皮碗，以形成阻浆塞，起到止浆作用。
注浆心管采用 22mm焊接钢管加工，每节长2 m。主要起输送浆液作用，与注浆花管采取丝扣连接。
3.工艺流程
袖阀管注浆工法工艺流程如图2所示。
4.1 方案设计
为达到固结砂层、防渗的目的，确保开挖施工安全，在Y(Z)DK14+020(030)～13(14)+993(003)段采取洞内袖阀式长管水平全断面注浆和小导管全断面补充注浆相结合方案进行注浆施工；在Y(Z)DK13(14)+993(003)～13+969.1段，采取地表袖阀管垂直注浆和洞内小导管全断面补充注浆相结合方案进行注浆施工。
袖阀管注浆工法
袖阀管注浆工法是由法国Soletanche灌浆公司首创的一种注浆工法，因此该工法也称索列坦休斯工法。由于该工法具有许多优点，灌浆效果好，因此在国外被广泛采用。目前，国内对此工法的研究及应用较少。笔者采用该工法成功地完成了几个工程的注浆加固、防渗、堵漏等工程难题，认为该工法使用方便，应用效果好，应在国内工程施工中大量推广应用。
1.特点
该工法同其它注浆工法相比，具有以下特点：
(1)一般适用于50 m以内的地表注浆，经我所深入研究，该工法已经拓展到可以在洞内进行水平注浆。
(2)具有上下2个阻塞器，能将浆液限定在注浆区域的任一段范围内进行灌注，达到分段注浆的目的。
(3)阻塞器在光滑的袖阀管中可以自由移动，可根据需要在注浆区域内某一段反复注浆。
5.应用实例二
武汉长江广场位于江汉一桥与汉阳琴台之间，距汉江近百米，距月湖仅50 m。长江广场包括4栋28层四角上的塔楼和5层裙房，地下1层，开挖深度7 m左右，占地面积1200 m2，总建筑面积10万余 m2。
根据地质勘测，整个场区的地层构造从上到下可分为8层，其中对开挖施工影响最大的是最上一层杂填土层。杂填土层厚6～9 m，上部以砖块、灰渣等建筑垃圾为主，中部2～5 m主要是铁矿渣、煤渣；下部为约1 m厚的淤泥质土。由于中、上部杂填土中混有许多砖块、钢渣、煤渣，又是自然回填，未经夯实，造成了该层土透水性极强。地下水与附近50 m远的月湖相通，补给源极其丰富，因此，降低该地层的渗透性是保证基坑安全开挖的关键。
含水砂层为海陆交互相冲积层，地层分布极不均匀。地表以下地层依次为：砼路面厚0.15～0.35 m；黑色人工杂填土层厚0.5～3.3 m(土中夹有砖块、木屑等杂物)；砂层厚5.3～9.9 m，分布十分混乱，无明显规律，下限为地表以下9.8～13.3 m，厚度变化幅度大，中、粗、细砂交互出现，有灰色、灰黄色、黄色、红色等多种颜色；砂层以下为强风化泥质砂岩。该段地下水位位于地表以下2.03～2.84 m。地下水流向自东向西并以杨箕涌为分水岭。注浆前测试地层渗透系数为2.5×10-2cm/s，渗水性较强。地下水和珠江有水力联系，受海潮影响。
(4)注浆前，不必设较厚的砼止浆岩墙；采取较大的注浆压力时，发生冒浆和串浆的可能性小。
(5)根据地层特点，可在一根注浆管内采用不同的注浆材料，选用不同的注浆参数进行注浆施工。
(6)钻孔、注浆可采取平行作业方式，提高工作效率。由于受注浆管材质的影响，经我所研究证明，采取钻注平行作业时，钻孔和注浆孔间隔距离一般宜＞6 m，否则可能会由于注浆作用，引起注浆管变形，而导致注浆管报废。
3.3 封孔
套管拔出后，在地面1 m处以下采用砂或碎石填充，在地面1 m处以上至地面段和孔口周围采用速凝水泥砂浆封堵，以防止注浆过程中冒浆现象发生。
3.4注浆
采取分段式注浆，每段注浆长度称为注浆步距。花管长度为注浆步距长度。注浆步距一般选取0.6～1 m，这样可以有效地减少地层不均一性对注浆效果的影响。对于砂层，注浆步距宜选用低值；对于砂卵石或破碎岩层，注浆步距宜选用高值。
经过注浆施工后，原涌水、涌砂处堵漏效果良好，在杨箕站东端头继续开挖过程中未出现涌水、涌砂。
洞内袖阀式长管水平全断面注浆采取极坐标法布设注浆孔，孔距1.7 m；地表袖阀管垂直注浆采取垂直布设注浆孔，注浆孔采取梅花型布置，孔距1.35 m，排距1 m。洞内小导管全断面补充注浆。
4.2 注浆材料
洞内注浆采用超细水泥水玻璃双液浆；洞外地表注浆单排孔采用普通水泥水玻璃双液浆，双排孔采用超细水泥水玻璃双液浆。浆液配比如下：
6.2注浆材料
结合工程现状，根据加固要求，注浆采用普通水泥水玻璃双液浆。浆液配比：W∶C=0.8∶1,C∶S=1∶1,水玻璃浓度为35Be′。
6.3注浆技术参数
凝胶时间35 s，充填影响半径0.8 m，注浆速度40 L/min，注浆压力1.2 MPa，单孔注浆量7.34 m3，注浆步距60 cm。
6.4注浆效果
5.3注浆技术参数
凝胶时间40 s，扩散半径0.7 m，注浆速度50 L/min，注浆压力1.2 MPa，单孔注浆量3.66 m3，注浆步距66 cm。
5.4注浆效果
经过注浆后，地层渗透系数由原来的6.07×10-3cm/s降为3.7×10-4cm/s，基坑开挖过程中未出现渗漏水管注浆工法，采取分段后退式注浆。
5.1方案设计
注浆孔为垂直孔，布设在周边护坡桩外侧，位于两个护坡桩之间，距周边开挖护坡桩中心线40 cm，孔距120 cm，孔深10 cm。
5.2注浆材料
根据地层特点，注浆采用普通水泥水玻璃双液浆。浆液配比：W∶C=0.8∶1,C∶S=1∶1,水玻璃浓度为35Be′，缓凝剂掺量为水泥质量的1%。
3.1 钻孔
采用套管护壁水冲法钻进成孔，钻进深度应达到注浆固结段高度。在钻孔过程中要做好记录，以供注浆作业参考。
3.2 下管
根据注浆要求，在注浆部位下B型注浆管，非注浆部位下A型注浆管。首先在连接好的注浆管底部加下闷盖，将注浆管下入注浆钻孔中，要确保注浆管下到孔底，上部要高出地面，然后在注浆管中加满水，利用重力作用，使注浆管不会浮起，之后将套管缓慢地提出，最后在注浆管上部盖上闷盖，以防止杂物进入注浆管，影响注浆作业质量。
2.所需的机具设备及材料
(1)钻孔机械：采用100型或300型工程地质钻机，套管护壁(垂直钻孔时采用)，或者采用跟管钻机(采用 108mm套管，水平钻孔时采用)进行钻孔。
(2)注浆机械：采用HFV5D、KBY50/70型等双液注浆泵，并配备高压注浆管路系统和制浆设备。
(3)袖阀注浆管及花管、心管：袖阀注浆管为每节长333mm、内径56mm、外径68mm的硬质塑料管，它是由钙塑聚丙烯制造而成。注浆管内壁光滑，接头有螺扣，端头有斜口，外壁有加强筋以提高其抗折强度。注浆管分A、B两种，A种注浆管上未开设溢浆孔，B种注浆管上开有 8mm的溢浆孔6个，注浆管构造如图1所示。在B种注浆管有孔部位外面紧紧地套着抗爆破压力为4.5 MPa的橡胶套，橡胶套覆盖着溢浆孔，这样，注浆时，浆液可以通过溢浆孔进入地层，而地层中的水和颗粒难以进入注浆管中，从而达到注浆管的单向阀作用。
注浆过程中，每段注浆完成后，向上或向下移动一个步距的心管长度。宜采用提升设备移动，或人工采用2个管钳对称夹住心管，两侧同时均匀用力，将心管移动。每完成3～4 m注浆长度，要拆掉一节注浆心管。注浆结束后，在注浆管上盖上闷盖，以便于复注施工。
4.应用实例一
广州地铁杨体区间隧道位于广州市中山路东端南侧，西起梅花路口，向东横穿杨箕涌，进入天河居民区直至体育西路。隧道全长1186.7 m，断面最大高度6.47 m，最大宽度6.3 m，其上覆土层厚8～16.2 m。该区间隧道在Y(Z)DK14+020(030)～13+969.1段穿越饱和动态含水砂层。
为了使杨箕站开挖工作得以继续进行，保证安全施工，在杨箕站东端头采取袖阀管注浆工艺，采取地表垂直注浆方案，进行堵漏注浆施工。