浅析袖阀管注浆在浅埋隧道软弱围岩地表加固中的应用

浅析袖阀管注浆在浅埋隧道软弱围岩地表加固中的应用

张淦

长沙市西工建设有限公司 湖南省长沙市 410000

摘要：袖阀管注浆是通过较高压力将浆液注（压）入岩土层内部，以达到密实岩土层、固结岩土层，并起着止水、防坍塌的作用。袖阀管注浆能够较好地分层控制注浆压力及注浆范围，可以进行重复注浆，且发生串浆及冒浆的可能性较小。可用于软弱围岩浅埋地段隧道地表注浆加固施工，为浅埋隧道施工提供了安全保证，对类似工程具有一定的借鉴意义。

关键词：袖阀管注浆  隧道浅埋段  软弱围岩  地表加固

一、现场施工情况及优化设计方案

2015年5月隧道出口端施工掘进至DK25+970处隧道浅埋段，正处于江南地区梅雨季节，降水时间长，降雨量大，加之浅埋段表层为细角砾土、粗角砾土，地表水下渗快，致使地下水位趋于饱和，从而造成隧道开挖的安全风险骤增。项目部多次邀请各方的同意后决定停止掌子面施工，并采用喷射混凝土封闭，对原设计做如下优化处理：

（1）注浆里程进行加长处理，注浆加固里程为DK25+825～DK25+960；

（2）注浆深度加深，加固深度为隧道拱顶以上5m至W（34）-3岩层以下1m；

（3）回填水泥土及洞内其他防护措施等按原设计处理不变的前提下，在DK25+916～+906段增设钢筋混凝土护拱、设置临时过渡排水沟，取消该段洞身长管棚，并在施工完成后，在该处增设永久性混凝土排水沟。

二、隧道浅埋段地表加固措施的实施

（一）袖阀管注浆加固范围及处理目的

通过袖阀管注浆来固结开挖面及洞顶围岩，防止开挖过程中发生洞顶掉块、坍塌冒顶的风险及防止掌子面突水等现象，同时减少隧道开挖范围外的地下水通过渗透作用至掌子面涌水造成掌子面坍塌。

注浆孔平面示意图如下：

图1  地表注浆平面示意图

（二）袖阀管注浆原理及施工工艺流程

袖阀管注浆原理：

图2  袖阀管注浆示意图

注浆管：插入袖阀管内部，依靠碗形橡胶圈两端密封，达到分段开环，分段控制注浆压力，分段注浆的目的。

袖阀管：注浆管分段开环后，通过袖阀管注浆向周围土体内注浆达到加固的目的，出浆口橡胶套防止浆液回流至袖阀管内，防止冒浆。注浆后计时清洗袖阀管内部，能做到重复注浆。

套壳料及固管注浆料：封闭袖阀管与钻孔孔壁间隙，防止串浆及冒浆。

（三）袖阀管注浆施工控制要点

1、钻孔前根据设计桩位布置图在现场测量布孔，并检查钻机的垂直度，误差控制在1%内，钻孔孔径、孔深必须符合设计要求。

2、各种地层的注浆压力通过现场试验确定，注浆过程中采用注浆量及注浆压力进行双控。试验过程的施工参数作为后续大面积施工参数控制的依据。

3、套壳料配合比根据试验参数进行确定，套壳料须按配比配置，既要证自身的强度，又要满足破环要求，灌注时必须确保完全将泥浆置换。

4、下管前确保袖阀管管节间连接可靠，底部加设底盖，避免套壳料进入袖阀管内。

5、注浆前检查注浆管路和内芯管的止浆阀与袖阀管间是否够密闭。套壳料达到相应强度后进行注浆，按配合比配置水泥浆。

6、施工中控制好注浆参数，严密注视注浆压力和注浆量，出现异常时应立即停止注浆，查明原因后采取相应的处理措施。注浆完成后，要及时清洗袖阀管，以备下一轮注浆。

7、注浆必须跳开一个孔进行，以防止突发窜浆现象。

四、处理效果分析

方汴村二号隧道浅埋段DK25+825～DK25+960段通过袖阀管注浆等相关措施进行地表加固后，整体效果良好，确保了隧道顺利、安全的通过。

1、袖阀管注浆施做完毕后，洞内采用超前地质钻孔钻取芯样，芯样完整，土体板结良好，孔内渗水量明显减少，对其进行无侧限抗压强度实验，芯体强度4.0-12.5MP，满足设计要求。通过超前地质雷达检测，围岩的整体性得到明显改善。

2、隧道洞内开挖施工中，掌子面出现的弱流水已基本消失，掌子面的渗水得到了很好的控制。初期支护喷射砼表面也基本干燥、无水。

3、DK25+825～DK25+960注浆后围岩自稳性较好，隧道开挖施工过程中基本无掉块、无塌方，初期支护面无裂纹。初期支护完成后隧道收敛量明显减小，收敛时间减短。

4、通过DK25+825～DK25+960隧道浅埋最浅段时，洞外沉降观测桩数据显示沉降情况良好，最大沉降量约5mm，基本可排除坍塌、冒顶的风险。

5、加快隧道施工进度。注浆加固前掌子面冒水，洞顶掉块，初支开裂渗水，隧道施工基本处于停滞状态，月进尺不足12米，注浆加固后施工进度明显加快，月进尺达到30～40米。

五、施工经验和结论

工程段采用袖阀管注浆进行地表加固，在隧道开挖施工过程中，地表注浆不但起到了止水帷幕的作用，同时增加的围岩的自稳性。确保了隧道的施工安全，提高了隧道的掘进速度，达到了预期的目标。在项目利用袖阀管进行地表加固注浆处理实践中，得到的经验如下：

1、袖阀管注浆对细角砾土、粗角砾土、全风化富水软岩层地段有良好的处理效果。对隧道暗挖穿越浅埋不稳定、层间富水、渗水处理困难的风险性较大地段施工积累了宝贵的经验，可供参考和借鉴。

2、袖阀管注浆可以较好的控制注浆范围和注浆压力，并且可以针对同一钻孔不同地层深度分段采取不同的注浆压力，分段控制注浆量。同时也可重复注浆，且发生冒浆和串浆的可能性较小，其连续的重复作用于周围的土体或岩层时，使得浅埋隧道围岩固效果良好。

3、袖阀管注浆能节约成本，在本工程中DK25+870--DK25+890段W（34）-4全风化板岩夹千枚岩区域存在地下弱流水，自隧道左侧山体流向右侧水库，在第一次注浆的过程中发现随着浆液不断注入，注浆压力几乎不上升，当注浆量远超过设计计算量时应停止注浆。当随着注浆管往上升，超出该地层部分随着浆液的注入，注浆压力逐步上升。袖阀管注浆能够精确的分层控制注浆量及注浆压力，达到节约成本的目的。

4、袖阀管单孔注浆完成后，由于袖阀管出浆孔设置由橡胶圈控制浆液的单向流动性，使得注浆后拆管不会出现冒浆的现象，可以减少浆液污染环境从而达到环保要求。

5、采用袖阀管注浆，能适应各种渗透性的地层，精确控制逐层的注浆压力及注浆量，能使土体板结更加均匀，加快了隧道开挖进度，降低了施工成本，其综合经济效益明显。

参考文献：

[1]TZ204-2008.铁路隧道工程施工技术指南[S].

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