袖阀管注浆技术改性土体研究及效果评价
袖阀管注浆
袖阀管注浆袖阀管注浆施工工艺一、压密注浆的解释和作用1、解释：通过较高压力将液状的浆液注（压）入岩土层内部，以达到密实岩土层。
2、作用：密实、改良岩土层，止水，防坍等。
二、施工方法和步骤1、施工方法：通过压力注浆机把水泥浆或其混合浆液由钻孔（袖阀管、锌管）注入地层内部（空隙、间隙、裂隙或空洞等）。
2、施工步骤钻孔------下袖阀管（套壳料、袖阀管、封口）------下锌管（注浆头、管路连接）------浆液拌制（水泥、水、缓凝剂）------开注浆机------吸浆（混合）------按步距提管------结束、清洗3、注浆主要参数扩散方式：渗透～劈裂；浆液扩散半径：1～1.2m有效加固范围：1.5m（间隔加固）；注浆油压力：2～3Mpa注浆速度：10～20L/min；凝结时间：60～120s浆液基准配比：A液：水/水泥=0.75～1.5：1 外加剂：缓凝剂/水泥：2～3% B液：水玻璃：35～40Be′单液浆为A液单液，双液浆为A液和B液的混合液，双液浆的配合比为A液：B液=1：1。
三、施工技术要求1、钻孔：要求保证钻孔的垂直度2、下袖阀管：下袖阀管包括下套壳料、下袖阀管并连接、钻孔封口等工作。
套壳料一定要按比例配制，并保证把孔内泥浆置换完方能下袖阀管；袖阀管的连接一定要保证质量，连接紧密、不得有断开现象；封口按设计进行封口料的制作，并保证封口的长度在1.5m以上。
3、下锌管：先检查注浆头的状况，如单向阀的状态是否良好；检查管路不能有堵塞现象，并保证各节管路的连接质量；如果袖阀管出现堵塞，应先进行洗管，尽量使锌管下放至孔底。
4、浆液制作：按设计和现场值班工程师提供的配合比拌制好浆液，浆液的比重符合要求，添加剂的按试验人员确定的参量进行添加，经保证水泥浆液的配制质量。
5、开注浆机：在一切工作都做好后方可开注浆机进行注浆，注浆过程中主要通过听声音、看压力、看注浆量来判断注浆的实施效果；听声音是否有异常，看压力是否过高，看注浆量是否达到设计的注入量；这个过程主要靠注浆司机来控制，另外注浆司机还要做好注浆记录，并保证记录的真实性。
探究袖阀管注浆施工技术在地铁施工中运用
探究袖阀管注浆施工技术在地铁施工中运用发布时间：2021-01-11T02:16:17.252Z 来源：《防护工程》2020年28期作者：万宇恒[导读] 要进行现场勘探，掌握周围的基本情况，为袖阀管注浆施工提供精准的数据。
中铁十一局集团城市轨道工程有限公司 430073摘要：袖阀管注浆技术在地铁修建施工中获得广泛应用，能够全面满足地层和设计的要求，进行科学地注浆。
本文探究袖阀管注浆原理和意义，明确施工工艺的一般流程，掌握袖阀管施工的模式，即放线钻孔、准备套壳料、安装袖阀管、制浆和注浆。
明确注浆效果检验的模式，对地表注浆效果和隧道加固效果进行探究。
关键词：袖阀管注浆；地铁施工；施工技术引言：在应用袖阀管注浆技术之前应该的地铁施工的情况进行全面探究，明确隧道下的管线情况，对存在的风险源进行定级。
对设计图纸进行参考，探究区域内的土质情况，明确颗粒成分以及孔隙率情况。
要进行现场勘探，掌握周围的基本情况，为袖阀管注浆施工提供精准的数据。
一、袖阀管注浆原理和意义注浆材料能够有效地进行填充，凝固的速度较快、效果较好。
利用加固设备向需要加固的地层注入泥浆，这样就能填充地层中的那些缝隙，提升地层整体的稳定性和强度。
并且经过注浆的地层，它的渗透性和渗水系数会出现明显的下降。
利用注浆技术能够对土体进行有效地加固，提升接收的安全性。
二、在地铁施工中袖阀管注浆施工技术的运用模式（一）施工工艺对施工现场进行实地考察。
探究具体的地铁布局和设计方案，确保施工项目推进的顺利性，保障水电资源的稳定性。
在正式施工前应该和相关的部门取得联系，在施工周围设置保护网和警示牌，及时清除施工区域的障碍物，并进行科学的现场管理。
袖阀管注浆施工的一般流程为：在地面进行钻孔、下设套管、注入套壳材料、放置芯管、注入浆液等。
袖阀管注浆施工工艺流程图为：图1 袖阀管注浆施工工艺流程（二）袖阀管施工1.放线钻孔在正式钻孔之前，应该利用全站仪对每排靠近两边的坐标点进行明确的定位。
袖阀管注浆加固
袖阀管注浆加固〔一〕、袖阀管注浆设计袖阀管注浆设计主要依据"建筑地基根底设计规"DBJ 15-31-2003、"建筑地基处理技术规"DBJ 15-38-2005。
1、注浆孔距〔1〕对局部的粉质粘土、粉土、粉细砂层，孔距取750，排距取700。
〔2〕粗砂、砾砂、卵石层，孔距取1500，排距取1400。
2、浆液配合比设计〔1〕粉质粘土、粉土、粉细砂层注浆浆液配合比粉质粘土、粉土、粉细砂层的注浆浆液，采用纯水泥浆。
水灰比：第一轮注浆水灰比为1.0；第二轮注浆水灰比为0.9；第三轮注浆水灰比为0.8。
〔2〕粗砂、砾砂、卵石层注浆浆液配合比粗砂、砾砂、卵石层注浆的浆液配合比水灰比：第一轮注浆水泥：粘土：水：FDN＝100：20：110：3第二轮注浆水泥：水：FDN＝100：90：3第三轮注浆水泥：水＝100：903、注浆量水泥用量按平均水灰比0.90计算。
由于本工程注浆需同时考虑提高地基承载力和到达止水效果，应采用高强度注浆。
〔1〕局部的粉质粘土、粉土、粉细砂层每米孔深注浆量根据勘察报告，粉质粘土、粉土的孔隙比为〔0.764＋0.719〕/2＝0.742，孔隙率为0.742/〔1＋0.742〕＝0.42 6。
Q＝1000vnβα＝1000×0.525×0.426×0.45×1.15＝115.7 L/m浆液注入率为115.7/525＝0.22＝22％。
水泥用量t＝115.7×0.818＝94.6 kg/mQ－每米注浆量〔L〕；v－加固土体积〔m3〕;n－土的孔隙率；β－浆液填充系数，中密粉土取0.45；α－浆液损耗系数，一般取1.15～1.30。
粉质粘土、粉土、粉细砂层每米孔深水泥注入量设计取值为95.0kg/m。
〔2〕粗砂、砾砂、卵石层每米孔深注浆量根据勘察报告，粗砂、砾砂、卵石层均为中密状。
参考"岩土注浆理论与工程实例"第106页提供的指标，孔隙率为0.35。
袖阀管注浆技术在河床地层加固中的应用
袖阀管注浆技术在河床地层加固中的应用[摘要] 为确保盾构隧道施工在软弱地层中的施工安全,须对地层进行预加固处理，本文以工程实例介绍了袖阀管注浆技术在河床地层加固的应用，从实践中总结注意事项及施工要点，表明该项新技术、新工艺的可行性。
[关键词] 袖阀管注浆河床淤泥层地层加固引言注浆技术是岩土工程中一种极为重要的施工方法。
在土体注浆过程中，浆液通过渗透、压密、劈裂等方式与土体相互作用，改善土体的性能，使土体自稳能力及抗变形能力有较大程度的提高。
随着岩土工程技术的快速发展，在注浆工艺方面，高压注浆技术从单管注浆逐步形成双管、三管注浆、袖阀管注浆等，且已经发展成为与锚固技术共同使用的一项常规施工技术。
随着城市轨道交通建设的蓬勃发展,盾构法施工得到了广泛应用。
为确保在软弱地层中检查刀盘、更换刀具及盾构机始发、到达处的施工安全,须对地层进行预加固处理。
在深圳、广州地铁施工中曾多次采用袖阀管法注浆技术加固地层,取得了良好的效果。
该工法与其它注浆工法相比有如下特点：①一般适用于50m以内的地表注浆，需要采用大型钻孔机械进行成孔；②具有上下两个止浆系统，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；③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；④根据地层特点，可在1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。
1.工程概况天津西站至天津地下直径线线路全长约5.005km，其中隧道长3.312公里。
盾构隧道斜下钻海河段的里程范围为DK3+415～DK3+580，长165m，位于狮子林桥的东侧，该段隧道采用盾构法施工，盾构设备为泥水加压平衡盾构，盾构开挖外径Φ11.97m，隧道外径为Φ11.6m，隧道内径为Φ10.6m。
海河河底高程在2008年6月勘测期间为-1.43～-9.31m(85高程，实测)。
海河河水水位高程为0.1～0.2m。
洞顶最小覆土厚度约为8.4m(其中淤泥层厚约5.0m)。
袖阀管注浆堵漏施工技术特点及管理
袖阀管注浆堵漏施工技术特点及管理摘要：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。
静压注浆技术-袖阀管注浆技术
王军海 郭振周 冯林 何小奇 敖岩 孙超 郜运怀 卜宪龙
静压注浆
根据注浆压力的不同，可将注浆法分为静压注浆 和高压喷射注浆两大类。 静压注浆一般压力较低，注浆压力随着浆流遇到 的阻力增大而升高，浆液注入后为流动状态。
低压注浆：静压注浆，5MPa以下
按注浆压力
中压注浆：5～15MPa 高压注浆：15MPa以上
（5 ）施工质量控制
5．1严把材料关 (1)严禁使用不合格水泥，不得使用过期、没过安定期 和受潮的水泥。水泥标号应与设计要求相符。 (2)选用材质好的袖阀管，避免多轮次注浆时袖阀管破 裂而导致无法继续注浆。 (3)套壳材料应符合要求，严格按要求调制套壳料，必 须试验后确定套壳料的比例，套壳强度必须兼备开环 和防止串浆，这是保证注浆质量的重要因素之 (4)严格按试验确定的水灰比拌制注浆液。注浆液应 具备良好的流动性和较小的析水性，并保证在一定的 压力下浆液能很好地扩散，达到注浆效果。
5.袖阀管注浆
(1）工法介绍 袖阀管注浆工法是由法国soletanche基础工程公司 开发研究的一种注浆工法，因而该注浆工法称为索 列坦修工法，该工法引入中国后，被称为袖阀管注 浆工法。针对淤泥质等软弱地层，该工法是目前被 国内外公认的最可靠的注浆方法，著名的英吉利海 峡隧道，英、法、日、意等国以及台湾、香港地铁 工程均采用该注浆方法。该工法由上海隧道股份有 限公司引入中国后，先后在上海地铁、北京地铁王 府井站、广州地铁、深圳地铁以及其它注浆工程中 推广应用，均取得了良好的注浆效果，产生了巨大 的社会和经济效益。
袖阀管灌浆法有上述优点，但国内却很少使用，主要的 疑虑是：袖阀管不能回收、花费大。实际上，由于该方法的 有效性，从总体工程考虑，它应是一种经济的方法。比如， 在发现防水效果不佳时，可利用原孔补灌某一孔段，很容易 达到目的；而其他方法则非常麻烦。特别是对复杂的优越性。 地层的灌浆和更高要求的灌浆，袖阀管灌浆法显示了更加明 显 该法还有一个缺点：每个灌浆层长度固定为33～50cm， 不能根据地层的实际情况调整灌浆段的长度。 著名的英吉利海峡隧道堵水灌浆，英、法、日、意等国 的地铁灌浆，台湾省和香港的地铁灌浆，这些成功的工程实 践证明了这一方法的优越性。
袖阀管注浆施工技术在北京地铁暗挖区间施工中的应用
袖阀管注浆施工技术在北京地铁暗挖区间施工中的应用摘要本文介绍了在北京地铁十四号线右安门外站-北京南站暗挖区间施工过程中，针对开挖面地层松散及地下水丰富，影响施工安全，而在区间正线导洞施工中采用袖阀管注浆方式，对开挖面土体进行超前地质改良加固的施工情况，并对该项技术进行了评价。
地面沉降监测表明，其最终沉降值都在允许的沉降范围内，为暗挖施工提供了安全保障。
关键词袖阀管；注浆加固；监测分析0 引言袖阀管注浆是在浆液经过注浆泵加压后，通过连接管进入注浆管，聚集到袖阀管注浆管段，然后通过直径6mm的泄浆孔的PVC管（即袖阀管），在压力作用下，将包裹在PVC管外的橡胶圈胀开。
当压力逐渐增大到一定程度，被加压的浆液就会沿着地层结构产生填充、渗透、压密、劈裂流动，浆液在地层中形成固结体，从而达到增加地层强度，降低地层渗透性的目的。
北京地铁十四号线右安门外站-北京南站暗挖区间成功地利用了这一技术，在区间正线导洞施工过程中对地层进行超前加固、止水，为暗挖施工提供了安全保障。
1 工程概况区间自右安门外站沿凉水河北岸向东，穿越开阳里西巷、开阳里东巷、开阳路与北京南站预留工程对接。
根据隧道断面的变换，分别采用了台阶法、CRD 法、双侧壁导坑法施工，区间全长628.953m，结构顶覆土厚度为12m~15m主要穿越砂土层、粉土层、卵石层。
施工难度集中在下面几点：1）区间侧穿凉水河；2）区间下穿老旧平房区；3）结构顶以上土层内有φ1200上水管线、φ1800雨水管线、φ1750mm污水管线等18条风险较大的地下管线。
为了确保施工的安全和进度，改良土体、有效的控制地下水渗漏，区间正线导洞在施工过程中采用了袖阀管注浆加固的施工工艺。
2 区间袖阀管施工过程2.1 施工前准备情况1）材料准备：水泥：PO.42.5级普通硅酸盐水泥，存放3个月后必须满足试验要求。
水玻璃：40Be’~45Be’；2）配合比要求：水泥浆水灰比为0.8:1；水泥～水玻璃双液浆W:C=0.8~1:1（重量比）、C:S=1:1（体积比），水玻璃浓度30Be’~35Be’；3）主要机具：ZDY-1500型钻机，KBY-50/70型双液注浆泵，高压管路和搅拌系统。
袖阀管注浆浆液配比试验研究与应用
一 １６ 一
动性 、凝 胶 时 间 、结 石体 强 度 以及 是 否污 染 环境 】。 常用 的注浆 材 料 大体 分 为无 机 系 和有 机 系 两 大类 ， 而 在 日常 应 用 中 ，又 分 为 水 泥 浆 材 和 化 学 浆 材 两 类 。化 学 注浆 材 料具 有 浆 液黏 度 低 ，可 注 性 好 等优 点 ，能 注人 到 细微 的孔 隙 、裂 隙 中 ，在 ２０世 纪 ５０年 代被 广 泛应 用 。但 化 学 浆液 通 常 具 有毒 性 ，易对 人 和 环 境 造 成 损 害 ，且 价 格 昂 贵 ，同 时 形 成 的 “结 石 体 ”强 度 比水 泥 浆 液 形 成 的 “结 石 体 ”强 度低 ，耐 久 性也 较差 ［９】。 目前 ，世 界各 国工程 已禁 止应 用化 学 注 浆技 术 。而水泥 浆材 结石 体 强度 高 、造 价低 廉 、材料 来 源 丰 富 、浆 液 配 置 方便 、操 作 简 单 等 优 点㈣，成 为 了注 浆最 常用 的浆 材 。并 且超 细水 泥 的研发 使得 小 于 ０．２ｍｍ 的孔 隙 或裂 隙 中也 可 以注 入 水 泥 浆液 『１１】， 而普 通硅 酸盐 水 泥和超 细水 泥针 对 的地层 不 同 。普 通硅 酸 盐水 泥 浆 液 常用 于 卵石 地 层碎 石 回填 地 层 ； 超细水 泥 可 以用 于粉细 砂层 、粉 土层 。因此 ，对 两种 浆液做 配 比试 验研 究有着 重 要 的意 义 。
２０１８年第 ３期 ３
混 凝 土 与 水 泥 制 品
ＣＨＩＮＡ Ｃ０ＮＣＲＥＴＥ ＡＮＤ ＣＥＭ ＥＮＴ ＰＲ０ＤＵＣＴＳ
袖阀管注浆技术和施工探究
袖阀管注浆技术和施工探究引言袖阀管注浆工法是由法国Soletanche基础工程公司于上个世纪5O年代首创的一种注浆工法，又称Soletanche3-法。
袖阀管注浆工法由于能较好地控制注浆范围和注浆压力，可进行重复注漿，且发生冒浆与串浆的可能性很小等特点，被国内外公认为最可靠的注浆工法之一。
1、工程概况东莞轨道交通R2线西平站～蛤地站区间全长2496.8m，采用盾构法施工，对中间硬岩段（左线233m、右线251.6m）采用矿山法开挖，盾构空载推进拼装管片衬砌。
1#联络通道位于里程YDK+442.0、ZDK18+444.315，净长10m。
联络通道所处地貌属冲积平原地貌，为绿化带、水泥路面，地面标高12.78m，正线隧道洞顶埋深13.3m，通道洞顶埋深14.1m。
根据地质详勘成果，通道位置地层自上而下分别为：素填土、硬塑状粉质粘土、淤泥质砂、中砂、硬塑状砂质粘性土、全分化混合片麻岩和强分化混合片麻岩。
联络通道所处区间的地下水类型主要为第四系松散层孔隙水。
主要赋存于冲洪积砂层及沿线砂质黏土层中。
该区间范围内洪冲积层分布范围较广，砂层总体厚度为3～4m，成层状分布，富水性及透水性较强，含水量丰富。
2、注浆工艺在开始进洞施工的时候，左线和右线洞门均出现小范围的坍塌和涌水，施工单位决定采用地面袖阀管加固。
袖阀管加固的整体方案为，隧道开挖轮廓线外2～5m施作帷幕区，为三排袖阀管，孔间距1m，排距0.85m。
在隧道开挖轮廓线及联络通道开挖轮廓线外2m内施作加固区，孔间距1.5m，排距1.3m。
2.1注浆参数3、袖阀管注浆施工技术袖阀管注浆作为一种先新的工法，越来越受到施工人员的青睐，并逐步取代一些传统的注浆方式。
注浆过程具有可控性，有上下两个止浆塞形成止浆系统，能将浆液在注浆内的任一范围内进行注浆，达到分段注浆的目的。
止浆系统可以自由移动，可根据需要再注浆区域的某一段反复注浆。
场地的限制较小，在场地狭小净空较低的场地下也可以作业。
袖阀管灌浆试验方案
袖阀管法灌浆处理专项施工试验方案一、工程概况本标段内共有各种建筑物13座，其中左岸排水6座、公路桥3座、生产桥4座。
合同项目主要工程量有：土方开挖509万m³，土方回填343万m³，混凝土浇筑17万m³，钢筋制安9025t，砌石2.89万m³。
本标段倒虹吸进口、出口河道及渐变段地质为粘砾多层结构，渠底板主要位于卵石中，局部位于土层中，承载力差异较大，存在地基土不均匀沉降问题。
渠坡和渠底岩性大多为卵石，为强透水层，渠道存在渗漏问题。
设计采用袖阀管法灌浆处理，灌浆处理工程量分别为：左岸排水倒虹吸8009m，左岸排水倒虹吸6259m，共计14268m。
主要设计技术参数为：梅花形布孔，孔、排间距皆为2.5m，边缘处孔位可适当调整，初定灌浆压力0.3Mpa，灌浆材料采用粉煤灰水泥浆，水泥强度等级不低于42.5级普通硅酸盐水泥，水泥与粉煤灰之比为1：2，干料与水之比为1：2。
二、试验目的与内容本次试验目的通过调整灌浆压力、孔排距、灌浆材料以及其他灌浆参数使灌浆效果能满足设计渗透系数的要求。
本次袖阀管灌浆试验为生产性试验，其目的是选择一块地质情况具有代表性的场地进行灌浆试验，通过试验确定灌浆材料、灌浆压力、浆液浓度、孔排距等主要灌浆参数，为下步灌浆施工提供依据。
(1)、通过调整不同的灌浆压力和不同的灌浆孔孔排距，使灌浆效果能满足设计渗透系数要求。
(2)、检验设计的孔距和排距是否能够满足浆液扩散半径及相应渗透系数的要求。
(3)、确定效果可靠、经济合理的灌浆施工方法，推荐合适的灌浆材料配比和灌浆机具设备，选定活性掺料及外加剂的品种和掺量等。
三、试验方案及规划1、试验地点的选择在渠道倒虹吸进出口土方开挖及铺盖砼浇筑完之后，开始进行砂砾石层的袖阀管灌浆试验工作。
依据设计图纸和地质描述情况，袖阀管灌浆首先应选一块地质情况具有代表性的场地进行灌浆试验，以确定该地层的灌浆效果并为下步灌浆施工提供可行的灌浆技术参数。
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第28卷第7期 岩 土 力 学 Vol.28 No.7 2007年7月 Rock and Soil Mechanics Jul. 2007
收稿日期：2005-06-21 作者简介：吴顺川，男，1969年生，博士，研究员，主要从事岩土工程、工程力学等方面的研究和教学工作。E-mail：wushunchuan@vip.sina.com。
文章编号：1000－7598－(2007) 07－1353－06 袖阀管注浆技术改性土体研究及效果评价 吴顺川，金爱兵，高永涛 （北京科技大学 土木与环境工程学院 北京 100083） 摘 要：注浆技术作为一种有效的岩土工程施工方法，理论研究远落后于工程应用。在简要分析袖阀管注浆原理及注浆机制类型的基础上，采用岩土颗粒流程序，从微观上模拟了单孔条件下不同注浆压力对土体改性效果的影响，认为随注浆压力的提高，土体出现显著的压密效应，拉应力增加且范围扩大，并产生劈裂注浆效应，尤其是注浆孔周围土体，空间置换率较大；同时模拟了多孔状态下浆液扩散、土体压密及劈裂效应产生的过程，认为对于土体改性存在一合理的注浆压力，浆液挤压土体并在土体中产生劈裂缝，在多孔之间贯通、交叉，形成网状浆脉，土体得到整体改性。模拟结果与现场注浆试验取得了较为一致的结果，土体改性效果良好。 关 键 词：压力注浆；袖阀管注浆；土体改性；数值模拟 中图分类号：TU 7556+.3 文献标识码：A
Studies of sleeve-valve-pipe grouting technique and its effect on soil reinforcement
WU Shun-chuan, JIN Ai-bing, GAO Yong-tao (School of Civil and Environmental Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)
Abstract: As an effective method of rock-soil reinforcement, the grouting technique has been widely used in civil engineering and well practiced; but the theoretical study is seldom concerned. In order to study the mechanism of soil reinforcement by pressure grouting, this paper, on the basis of brief analysis of the principle of sleeve-valve-grouting and grouting mechanism types, adopts a program of Particle Flow Code to simulate the effect of soil mass reinforcement under different grouting pressures in a single hole. With the increment of grouting pressures, the soil becomes denser; and with the increment of tensile stress in soil, the crack-induced grouting effect results, especially the special replacement ratio becomes great in soils surrounding the grouting hole. At the same time, the procedures of grouting slurry spreading, soil masses compacting and induced split grouting effect are also simulated. The results of simulation have also been verified by an in-situ grouting test. The technique of the sleeve-valve-pipe grouting has been theoreti-cally proved to be a feasible method to reinforce soil masses. Key words: pressure grouting; sleeve-valve-pipe grouting; soil reinforcement; numerical simulation
1 引 言 注浆技术是岩土工程中一种极为重要的施工方法[1, 2]。但注浆土体改性理论研究远落后于工程实践，随着岩土工程技术的快速发展，注浆尤其是高压注浆在岩土工程中的应用越来越广，因而，对压力注浆土体改性机制的研究是一个非常重要而又具有实际意义的课题。 在土体注浆过程中，浆液通过渗透、压密、劈裂等方式与土体相互作用，改善土体的性能[3, 4]，使土体自稳能力及抗变形能力有较大程度的提高。 在注浆工艺方面，高压注浆技术从单管注浆逐步形成双管、三管注浆、袖阀管注浆等，且已经发展成为与锚固技术共同使用的一项常规施工技术。 2 袖阀管注浆技术 2.1 袖阀管结构及注浆工艺 袖阀管注浆工法是由法国Soletanche基础工程公司开发研究的一种注浆工法，该工法是为确保土体均匀改性而提出的，属比较可靠的工法[5]，我国
先后在上海、广州、深圳地铁以及其他工程中推广应用，均取得了较好的工程效果。 岩 土 力 学 2007年 袖阀管工作原理及结构如图1所示。
400mm400mm橡皮套花管射浆孔
挡浆活塞
射浆孔袖阀管
橡皮套出浆孔套壳料钻孔壁止浆塞
图1 袖阀管工作原理及结构示意图 Fig.1 Sketch map of principle and structure of sleeve-valve-pipe
袖阀管注浆工艺流程包括：浇注套壳料、安装袖阀管、套壳料的养护、浆液制备、开环及注浆。 2.2 袖阀管注浆工艺特点 袖阀管注浆工艺具有以下特点： （1）可根据需要灌注任何一个注浆段；（2）可进行重复注浆；（3）注浆时冒浆和串浆的可能性小；（4）钻孔和注浆作业可以分开；（5）每一注浆段长度可调整，能根据地层的实际情况调整注浆段长度及注浆压力；（6）由于进行分段控制注浆，一般自下而上，注浆压力较小时浆液的扩散沿注浆孔的水平方向多于垂直方向，可有效地压密土体；注浆压力较大时浆液扩散沿注浆孔的垂直方向多于水平方向，可在土体中产生劈裂效应。 其缺点包括：（1）袖阀管外套管不能重复使用，成本高；（2）施工有一定难度；（3）施工进度较慢。 2.3 袖阀管注浆土体改性机制 与岩体压力注浆不同，在土体中进行压力注浆，由于土体性质的特殊性，根据注浆压力、浆液稠度等因素的不同，土体产生改性的注浆物理机制主要有充填、渗透、压密、劈裂4种类型[6, 7]。
上述4种注浆类型有其不同的产生条件：充填注浆效应的产生表明土体中存在明显的孔洞或裂隙；渗透注浆一般出现在土体松散、孔隙率较大、注浆压力较小的情况下；压密注浆则出现在土体孔隙率较小、强度较大、浆液水灰比较小、注浆压力较大的条件下；而劈裂注浆效应则在土体抗拉强度较低、注浆压力很大的条件下易于产生。 对于袖阀管注浆土体改性问题，注浆通过充填、渗透、压密和劈裂复合效应来达到土体改性的目的，4种注浆形式并不是单独存在的，但一般情况下，袖阀管注浆压力较大，劈裂和压密效应占主导地位，
充填、渗透效应相对较弱。 正是由于袖阀管注浆土体改性的均匀性及有效性，故可以采用二维模拟手段进行分析。
3 注浆土体改性模拟实现方法
目前在压力注浆的数值仿真模拟等方面的研究不多[8, 9]，特别是从土体颗粒与浆液相互作用的角度进行分析报道比较少见，本文试图从细观上探讨压力注浆条件下土体性质、应力应变状态的改变及其宏观表现。 模拟采用二维颗粒流程序Particle Flow Code in 2 Dimensions [10]。该程序既可直接模拟圆形颗粒的
运动与相互作用问题，也可以通过两个或多个颗粒连接形成任意形状的组合体来模拟块体结构问题。 3.1 流动公式 如图2所示[10]，将土体孔隙的几何形状看作是
一系列圆形质点(黒点)的集合，两个相邻区域间的每一个连接（“导管”即图中黒线）是一个潜在的裂隙，因为它是一个可能会破坏的黏结接触。在有浆液的情况下，该导管相当于一个长为L、孔径为a、在外平面上有单位深度的平行板通道，一个导管中的流量（单位时间体积）可由公式（1）给出[10]：
213
()PP
qka
L
−= （1）
式中：k为传导系数；21()PP−为两相邻区域间的压力差。规定压力差为正时，流体由区域2流向区域1。导管的长度L为邻近所考虑接触处的所有质点半径的总和。
图2 流固耦合计算示意图 Fig.2 Sketch map of fluid-solid-coupling calculations
式（2）表达浆液流动的经验取值，它确保孔径等于在法向力为0时的残余孔径，且孔径将随着压力趋向于无穷大而渐进地趋于0（压力为正，且公式仅适用于法向力为压力的情况）：
挡浆活塞 射浆孔 花管 橡皮套
挡浆活塞钻孔壁 套壳料 橡皮套 出浆孔 射浆孔 袖阀管
流域 土体颗粒流体路径
颗粒黏结力
400 mm 400 mm 1354