袖阀管注浆在人工填土暗挖施工中的应用

夏向东 张 丹

（中兵勘察设计研究院有限公司，北京 100053）

0 引言

由于人工新近回填土回填时间长短不一、回填土料性质差异大、土体固结的程度不同，通常很难准确地确定填土地层的物理学性质参数。在同一场地的临近位置，填土的状态也可能会出现很大的变化。人工填土松散，自稳能力差，在暗挖开挖施工中易发生塌落现象，不易成洞，施工难度大；并由于其压缩性变化大，直接作为地基持力层时，隧道结构易产生不均匀沉降变形。

袖阀管注浆是通过较高的压力将浆液注（压）入岩土层中，注浆芯管上下的阻塞器可实现分段分层注浆，可由施工需要选择联系或跳段注浆。采用机具设备将具有充填和胶结性能的浆液材料注入地层中土颗粒的间隙、土层的界面或岩层的裂隙内，使其扩散、胶凝、固化、以降低地层的透水性及提高地层的强度和稳定性。在地基加固中有着较为广泛地应用[2-3]。

1 工程概述

西郊砂石坑蓄洪工程暗涵为双洞平行隧道，截面均为圆形，内径4.0 m，衬砌支护厚度0.6 m，两涵洞中心水平净距为12 m。暗涵出口段水平净距缩短至3 m，设计内底高程38.00 m，设计内顶高程42.00 m。

阜石路分洪暗涵桩号某暗挖段，人工填土厚度大，钻探揭露最大厚度达33.7 m，填土底高程一般33.8～48.2 m，下部为第四系卵石层。浅暗挖洞身大部置于人工填土内，人工填土松散，围岩自稳能力极差，易发生塌落现象，不易成洞，施工难度大；部分洞底人工填土厚度仍达2 m，为不良地基土体，易发生不均匀沉降变形。因此需对该区间采取围岩注浆加固和超前管棚支护等专项施工措施。该工程注浆的目的是充填土层内部空隙，使其密实，提高土体的承载力，增强土体稳定性。

2 工程地质条件

阜石路南侧经回填的砂石坑及现状砂石坑表层的杂填土，杂色，稍湿，稍密—中密，主要成分为房渣土，由砖块、混凝土块、卵砾石及黏性土等组成，粗粒骨架含量约占10%～30%，细粒充填物约占70%～90%。现状经回填的砂石坑区域钻孔揭露厚度7.40～33.20 m，层底高程最低为33.8 m。

人工填土下部主要为卵石③层，多呈亚圆形，成分以辉绿岩、安山岩、灰岩等为主。卵石粒径一般3～18 cm，含漂石，漂石粒径一般20～30 cm，偶见较大粒径达50 cm。卵石含量约占55%～75%、砾石含量约占10%～30%、充填砂约占15%～25%。局部卵砾石含泥质包裹体，有半胶结现象。该层无规律的分布有③1细砂及③2粉土透镜体，细砂，褐黄色，中密—密实；粉土，褐黄色，中密—密实。各层土主要物理力学指标见表1。

表1 阜石路分洪暗涵各土层主要物理力学指标建议值表

3 注浆设计及施工

在工程注浆整体实施前，选定21.3 m 长度范围段进行围岩注浆加固生产性试验。

3.1 试验段注浆处理

（2）注浆布置：注浆加固生产性试验区外围周圈两排注浆孔开孔直径不小于130 mm，终孔直径不小于91 mm。

试验区内部注浆孔采用动力钻进行引孔，引孔孔径约42～50 mm。注浆孔设计深度13.60 m，现场实际施工时以注浆孔深进入卵石③层不小于0.5 m为准，孔位呈梅花形布置，孔距1.5 m，见图2。

注浆材料：注浆浆液采用单液浆（即纯水泥浆），单液浆注浆材料采用P.O 42.5级水泥，水灰质量比为0.6～0.75。中部注浆孔浆液适量添加膨润土，以增加其流动性。

图1 注浆试验段平面布置图

本项目注浆水灰质量比选择0.6～0.75，较一般注浆工程选择的水灰质量比1.0～1.2较低，主要是为防止在卵石、杂填土中漏浆等问题。

注浆顺序：先对周边注浆孔进行成孔注浆作业，待封闭圈形成后再施工内部注浆孔。采用隔孔注浆的施工顺序。

图2 注浆试验段纵断面图

注浆控制：

①设计注入率：设计加固土体的10%～20%；②注浆压力：0.2～4.0 MPa；

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③注浆流量：≤30 L/min；

④单根注浆结束标准：注浆过程中，压力逐渐上升，流量逐渐减少，当压力达到注浆终压，注浆量达到设计注浆量的80%以上，结束该孔注浆；注浆压力未能达到设计终压，注浆量已达到设计注浆量，并无漏浆现象，结束该孔注浆。

⑤循环注浆结束标准：所有注浆孔均达到注浆结束标准，无漏注现象，即可结束本循环注浆。

试验段检测成果：

注浆试验段采用面波法进行检测。

根据检测结果

①土层上部0～0.7 m 范围，频散曲线较为混乱，满足杂填土特征；

②土层0.7～13.0 m 范围，面波波速斜率无突变、无异常拐点，波速150～260 m/s，变化均匀、速度正常，表明岩土层特性较好；

③土层13.0～15.3 m 范围，面波波速斜率无突变、无异常拐点，波速220～300 m/s，变化均匀、速度正常，表明岩土层特性较好；

④根据面波结果，判定该注浆试验段处理效果良好。

3.2 全段注浆处理

（1）根据试验段试验成果，注浆采用试验段参数作为整体工程袖阀管注浆参数。

（2）注浆范围：纵向范围需治理全段，总长95 m；横向范围：暗涵隧道外皮外扩≮5 m；深度范围：底部至暗涵底以下≮1 m，顶部至隧道拱顶以上≮5 m。注浆孔平面布置见图3，整体注浆纵断面图见图4。

图3 注浆孔平面布置图

4 实施效果评价

该工程采用袖阀管注浆对人工回填土进行注浆加固后，采用面波法进行检测，检测成果与试验段基本一致。可知，处理后土层基本均匀、岩土层特性较好。

根据现场取样试验结果，注浆处理后填土范围内土体密度2.05～2.20 g/cm3，压缩模量（Es100）11.76～16.88 MPa。土体物理力学参数均较为良好。

根据暗挖开挖过程变形监测结果，袖阀管注浆配合施工面小导管超强注浆，开挖围岩稳定性良好，全段拱顶下沉量9～27 mm，均未超过预警值40 mm，变形控制效果良好。

根据监测结果，暗挖段地表沉降0～16 mm，均未超过预警值30 mm，沉降控制效果良好。

图4 注浆加固纵断面图

5 结论及建议

本文以阜石路分洪暗涵桩号2+785～2+880暗挖段深厚填土注浆加固处理工程为例，叙述了注浆处理的目的、试验段及工程参数的选取、注浆处理效果评价等。主要结论如下：

（1）在人工填土地层中进行暗挖开挖作业时，采用袖阀管注浆加固技术能够较好地控制施工过程中地表沉降和拱顶下沉量，能够满足工程安全施工的要求。

（2）采用地面注浆加固的方式，能够有效地节约浅埋暗挖施工工期。

（3）根据工程实施效果，本文认为袖阀管注浆技术在人工填土加固中效果良好，对类似工程具有一定的借鉴意义。