暗挖隧道砂层加固袖阀管注浆技术

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摘要：灵-洪区间矿山法隧道砂层段采用了素连续墙内袖阀管注双液浆注浆加固，有效的形成止水帷幕，防止了隧道塌方。

关键词：矿山法隧道 砂层 袖阀管注双液浆 止水 控制

1 概述

随着城市地铁的发展，矿山法隧道砂层的透水性为特强地层，采用素砼连续墙与袖阀管注双液浆进行地层加固相结合的方法，有效的保证洞内隧道止水效果，确保了隧道在开挖过程中土体的稳定。

2 工程概况

2.1 工程概况

深圳地铁5号线工程5302标灵芝站至洪浪站区间位于深圳市宝安区灵芝公园西侧，线路从灵芝站出来向北行进，沿创业二路直至洪浪站。砂层段起讫里程左右线：DK5+684.81～DK5+765，长80.19m，隧道线间距为13.2m，采用矿山法施工，隧道埋深约16m。

灵-洪区间靠灵芝站端头80m砂层地段沿线建筑物较少。主要有北侧有6层高的艾默生大楼和5层高商用楼，距离隧道中心线分别为14.8m和20m，为普通条形扩大基础；南侧有一栋8层高的居民楼（一楼为商铺），距离隧道中心线18.1m，为φ48沉管灌注桩基础。

砾砂层段止水帷幕采用600mm厚C20素砼地下连续墙，接头方式采用锁口管形式；在左右线之间施做一排φ800降水井间距10m，有效保证帷幕降水的效果，连续墙深度为隧道底以下至少4m，降水井深度至隧道底以下3m，对止水帷幕连续墙与灵芝站围护结构处的接缝，采取在外侧做两个φ500双管旋喷进行止水，防止渗漏。将止水帷幕连续墙之间的土体在地面进行袖阀管注浆加固，加固深度为隧道拱顶以上5m至开挖范围内的拱腰。袖阀管间距按1m×1m布置，并分续进行钻孔注浆。

2.2 地质情况

灵-洪区间沿线范围内上覆第四系全新统人工堆积层（Q4ml）、海积层（Q4m）、海冲积层（Q4m+al）、花岗岩残积层（Qel），下伏燕山期花岗岩（γ53）。区间隧道洞身处于地下水水位以下，主要从砾质粘性土、全、强、中、微风化岩石中通过。隧道结构拱顶覆土10.5～15.34m。其埋深位于地下水位以下，地下水水压力对隧道施工及衬砌结构有较大影响。

灵-洪区间靠灵芝站80.19m（DK5+684.81～765）其地质情况从上到下依次为素填土、粉质粘土、砾砂、砾质粘性土、全风化～微风化岩。该段80.2m区间隧道全断面从砾质粘性土中穿过，但在隧道拱顶0.2～3m以上有3～5m厚的砾砂层富水性大，结构松散，属较不稳定土体，透水性强，施工中易发生坍塌、涌水、涌砂等现象。

2.3 水文情况

按赋存条件，灵-洪区间沿线场地地下水主要分为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。

孔隙水主要赋存于第四系砂层、粘性土以及残基层中，砂层地下水略具承压性。基岩裂隙水主要赋存于花岗岩强-中等风化层中，略具承压性，详勘期间地下水位埋深0.6～3.2m，水位高程0.93～10.3m，水位变幅0.5～2m。

地下水总的径流方向为北东向南西。

蒸发以及以径流方式流入河水是地下水主要的排泄途径，而大气降水和地表水渗透为主要的补给来源。

3 袖阀管施工特点

①袖阀管结构主要由Ф52mmPVC外管、6分镀锌注浆内管、橡皮套、密封圈等组成。②袖阀管是一种只能向管外出浆，不能向管内返浆的单向闭合装置。注浆时，压力将小孔外的橡皮套冲开，浆液进入地层，如管外压力大于管内时，小孔外的橡皮套自动闭合。③每个注浆长度固定为60cm，此外，根据底层情况对注浆长度进行调整以实现定量定尺可控注浆。④可使用较高的注浆压力，注浆时冒浆和串浆的可能性较小。⑤钻孔和注浆分开，提高了钻孔、注浆设备的利用率。

4 袖阀管注双液浆砂层加固技术参数

①注浆浆液采用双液浆，双液浆体积比1：1，水玻璃浓度为30～40Be’；②水泥用复合硅酸盐水泥P・C32.5；③注浆扩散半径为0.7m，加固深度为拱顶以上5m，拱顶至拱腰处3.18m。④设计袖阀管总计1778根，如袖阀管孔位与管线等有冲突可做局部调整，袖阀管间距@1000mm。

5 袖阀管注浆砂层加固技术控制

5.1 施工工艺

主要施工工序可分为4步：泥浆护壁成孔、浇注套壳料、下袖阀管及固管止浆、注浆。

①泥浆护臂成孔。采用XY一100地质钻机成孔，泥浆护壁钻进，孔径φ110 mm，孔位偏差小于100mm，孔斜不大于1%。②浇注套壳料：由于套壳料能够防止袖阀注浆管在注浆过程中的变形、变位或损坏，且保证水泥浆的通过，因此，成孔后利用钻机钻杆向钻孔内浇注套壳料，注意防止泥浆渗入套壳料中。一般要求套壳料收缩性小、脆性高、粘度较低、吸水率较小以及稳定性高和早期强度高。套壳料配合比为（重量比）水泥：粘土：水=1：1.5：1.85。③下袖阀管及固管止浆。浇注完套壳料后，按照要求在注浆段下花管，在空段下实管，地面预留0.2～0.3m高度，为了克服浮力，应在管内充满清水并检查密封性。插入袖阀管，为使套壳料的厚度均匀，应设法使袖阀管位于钻孔的中心花管连接牢固，袖阀管下底端要套好锥形堵头，上顶端要戴上保护帽。袖阀管应埋设在孔位中心，这样注浆的效果更为明显。④注浆。采用TBW一150型注浆泵。从经验得到开环压力为0.3MPa，注浆压力为0.2～0.6 MPa。将带双塞的注浆钢管从袖阀管中下到注浆段位置。自下而上分段注浆。

5.2 浆液参数

5.4 施工技术要点

①钻孔时要控制孔斜，防止坍孔，保持泥浆质量，防止泥皮附着，孔底沉渣要处理。

②要通过试验确定套壳料配合比，对套壳料的要求是：

第一，较小的收缩性以使凝固后与袖阀管脱开；第二，较小的淅水率以及较高的稳定性；第三，为了增加开环后的破碎程度，应具有较高的脆性；第四，适宜的力学强度可以防止浆液冒串。

③为了保证套壳料能够均匀充分的破碎，应当通过试验确定开环压力。

④注浆压力根据被加固质量和通过试验确定。注浆压力和注浆量随着被加固体强度增加而增大。

⑤根据成孔先后顺序和钻孔布置情况注浆。

⑥为了控制浆液扩散范围以提高注浆效果，注浆时如果临近孔没有反应且注浆量过大时，应当采用“间歇定量分序注浆法”注浆。

⑦下袖阀管：连接的袖阀管一定要保证质量且连接紧密，不得有断开现象，按设计制作封口料，保证封口长度在1.5m以上。

⑧下锌管：先检查注浆头如单向阀是否具有良好的状态；为了保证各节管路的连接质量，检查管路是否有堵塞现象；如果袖阀管堵塞应当先洗管，尽量使锌管下放到孔底。

⑨浆液制作：为了保证水泥浆液的配置质量，按照设计配合比拌制浆液，浆液比重应当符合要求，按添加剂配合比确定添加参量。

⑩开注浆机：一切工作就绪后开始用注浆机注浆，注浆过程通过听声音、看压力以及看注浆量判断注浆的实施效果。此外，还要做好注浆记录并保证记录的真实性。

6 结束语

袖阀管注双液浆按以上措施控制注浆，有效保证了注浆快速的进行，防止堵管，并且在隧道掌子面内有效止水，确保了隧道安全快速开挖。

参考文献：

[1]应金星.袖阀管注浆加固设计与施工工艺研究[J].吉林水利， 2009（07）.

[2]宁湘.袖阀管注浆施工工艺及质量控制[J].中国铁路，2011（07）.

[3]张民庆，张文强，姜才荣.袖阀管注浆工法的改进与应用[J].施工技术，2003（09）.

作者简介：

史宏科（1983-），男，陕西咸阳人，技术员，助理工程师，研究方向：袖阀管注浆技术应用。