周 麟 上海鐵路局安徽鐵建工程公司

1 概述

袖閥管注漿施工工藝是一種結合劈裂注漿、壓密注漿等現(xiàn)代注漿加固理論而發(fā)展的新型地表深層注漿加固方法。其工藝具有以下特點：

（1）袖閥管結構主要由Φ42 mmPVC外管、Φ22 mm鍍鋅注漿內管、軟橡皮套、密封圈組成，每隔0.33 m，管壁鉆設1圈6個射漿孔（梅花型布置），外包軟橡皮套。

（2）袖閥管是一種只能向管外出漿，不能向管內返漿的單向閉合裝置。注漿時，借助外壓將管壁上射漿孔外的軟橡皮套沖開，漿液進入地層，如管外壓力大于管內時，小孔外的橡皮套自動閉合。

（3）每個管節(jié)長度固定為33 cm，可以根據(jù)地層情況調整注漿長度，實現(xiàn)定量、定尺可控注漿；可以根據(jù)需要灌注任何一個注漿段，還可以在不同的管段多次重復注漿。

（4）可以在同一孔位內灌注幾種不同的漿液，獨特的雙向密封注漿芯管設計，可滿足不同地層灌注不同漿液的要求；在地鐵盾構穿越松江火車站地基加固工程中，設計在上部（地面下4.73 m～10 m之間，注漿加固區(qū)淺層）采用了水泥-水玻璃雙液漿，下部（地面下10 m～20.92 m之間）采用水泥單液漿。

（5）鉆孔與注漿工藝分開操作，提高了鉆具機械的工效。

（6）加固土體和止水作用明顯，由于可在被加固的地層中進行多點、定量、均衡注漿，漿體在地層中分布均勻、連接緊密，因此大大的提高了被加固地層的整體穩(wěn)定性。

2 袖閥管注漿加固原理

2.1 袖閥管注漿加固原理

注漿漿液經注漿泵加壓后，通過連通管進入注漿鋼管聚集到袖閥管管段的射漿孔的地層，當壓力逐漸增大到一定程度，再加壓漿液就會沿著地層結構產生初始劈裂流動，此時由于供漿量小于吃漿量，壓力會自動恢復到平衡狀態(tài)，續(xù)后的漿液在持續(xù)壓力作用下使得劈裂裂縫不斷外延擴散，漿液在土體中形成條脈片狀固結體。從而達到增加地層強度，降低地層滲透性的目的。

2.2 水泥-水玻璃壓力注漿原理

水泥-水玻璃注漿加固地基，是將水泥-水玻璃漿液，通過土層顆粒間的孔隙強行注入土層中，起到擠密和充填作用，迫使土層孔隙中的部分或大部分水和空氣排出，從而加快土層的固結穩(wěn)定，阻止或控制路基不均勻沉陷。

水泥-水玻璃漿液注入地層后，水玻璃與土層中碳酸鈣反應，生成硅膠，水泥與土顆粒及其它填充物膠結。同時，水玻璃可促使水泥早凝，避免沉淀、析水，保證漿液和易性、可注性。注漿液通過土層中孔隙，起劈裂和滲透填充作用，所經之處均與土層牢固膠結，形成堅強持力層，提高地基承載力，消除了土層的濕陷性，使土體遇水不會再產生不均勻沉陷，保持地基土長久穩(wěn)定。

3 工程概況及加固方案

3.1 工程概況

上海地鐵9號線盾構區(qū)間在里程K1+980～K2+36范圍，松江火車站內下穿滬昆鐵路7條線路、2個站臺，下穿段長約56 m。

下穿段區(qū)間隧道與滬杭鐵路在平面上基本正交。

圖1為下穿段縱剖面圖，盾構隧道中心埋深17.2～17.6 m（上覆土層厚14.1～14.5 m），主要穿越土層為灰色淤泥質粉質粘土和灰色粘土；下穿段線路縱坡坡度為8.5‰，盾構推進方向均為上坡，與北側2‰縱坡變坡點最小凈距為14 m。

圖1 下穿段縱剖面圖

3.2 工程地質條件

擬建場地地貌形態(tài)位于瀉湖沼澤相與濱海平原相交匯地帶，地面標高一般為3.56～4.51 m之間。工程沿線地基土在48 m深度范圍內均為第四紀松散沉積物，主要由飽和粘性土、粉性土及砂土組成，一般具有成層分布的特點。由上至下發(fā)育土層主要為：①填土；②灰黃～蘭灰色粉質粘土；③灰色淤泥質粉質粘土；④灰色淤泥質粘土；⑤灰色粘土；⑥灰色粉質粘土夾砂質粉土；⑦灰色砂質粉土夾粉質粘土；⑧灰色粉質粘土；⑨灰綠色粉質粘土。

3.3 線路概況

滬昆線上松江站里程為K56+289，7股道全部是普鐵，各股道功能：I道為下行正線（兼到發(fā)線），II道為上行正線，3、4、5、7道為到發(fā)線，11道為機車走行線。站臺1寬7.2 m，站臺2寬7.6 m，高度為軌面以上0.3 m；下穿段范圍內連接線路7、11的道岔為9號道岔，與左線外邊緣最小凈距12.2 m。

3.4 地基加固方案

（1）對盾構穿越松江鐵路工程，采取"先加固、后過軌"方案，在對路基進行預先加固的前提下，再進行盾構穿越施工，以確保行車安全及盾構隧道順利穿越。

（2）在站內設置4個注漿作業(yè)面，隧道結構四周3～4 m，兩隧道之間（中心距離13.2 m）同時加固；注漿孔每孔擴散半徑0.5 m～1.0 m，注漿孔位按橫距0.2 m，縱距1.0 m布置。

（3）地面下 4.73 m～10 m之間（注漿加固區(qū)淺層），采用分層注漿加固先實施第一層斜孔注漿，采用復合雙液漿（水泥漿-水玻璃）以縮短膠凝時間，控制注漿壓力和擴散范圍，減少對路基影響；注漿時的施工溫度不得超過（或低于）無縫線路鎖定軌溫±10℃。

（4）第一層斜孔注漿完成后，再進行下部深層地面下（10 m～20.92 m之間）單液（水泥漿）注漿。

4袖閥管注漿施工

（1）機具設備：

注漿設備：YSB-250/120型半液壓式雙液注漿機；

攪拌機：0.5 m3容量雙桶攪拌機，或2個獨立漿桶攪拌供漿；

鉆孔機具：XB-500型百米液壓式回旋鉆機；

（2）注漿材料：Po42.5普通硅酸鹽水泥、水玻璃；

水泥-水玻璃復合雙液漿（水泥與水玻璃體積比 1∶1）；

水泥單液漿（水灰比0.45～0.55）；

（3）布孔形式：梅花形布置，每一工作面按橫距0.2 m，縱距1.0 m；

（4）漿液擴散半徑：0.5 m～1.0 m；

（5）注漿壓力：0.2～0.6 MPa，單峰壓力≤1.2 MPa；

（6）注漿流量：20 L/min；

（7）注漿工序：鉆孔→埋插袖閥管→澆注套殼料→分次分段注漿；

（8）施工工藝步驟：

①鉆孔定位：用經緯儀和鋼尺定位。

②鉆進成孔：開孔采用Φ89 mm鉆頭，泥漿護壁，孔徑 90～110 mm；鉆孔深度達到設計孔深或接近設計孔深時，可以終孔，準確記錄孔深，同時做好孔口和孔壁的保護。

③澆注套殼料：

A、套殼料配合比：水泥∶土∶水＝50 kg∶75 kg∶95 kg；

B、套殼料注入方法：把25mm注漿管下入孔底，用注漿泵從注料鋼管中注入孔內。

④埋插袖閥管：將連接好的袖閥管下入孔底，埋插時注意不要用力過大導致袖閥管被壓癟或折斷，每下完一節(jié)，管接頭應連接牢固，下部頂端帶有錐形堵頭；袖閥管應位于孔位中心，這樣注漿效果更為明顯。

⑤固管止?jié){：配制水灰比為0.75的水泥漿，在袖閥管與孔壁之間的空隙中下入4″注漿鋼管至套殼料頂面，注入水泥漿至孔口返漿，漿面下沉后應多次回灌，以保證固管及止?jié){效果。

⑥灌注漿液：

A、嚴格按鉆孔和注漿的分序，進行自下而上、逐節(jié)分段連續(xù)注漿；

B、注漿中，密切控制注漿壓力，應控制在0.2～0.6 MPa，單峰壓力不超過1.2 MPa，在確保注漿效果的同時，減小對線路變形的影響；

C、中途停止注漿時，應清洗注漿管和袖閥管，以便多次重復灌注漿液；

D、終灌標準：在設計注漿壓力下，注漿加固段吃漿量＜2 L/min，穩(wěn)壓5～10 min終灌。

⑦注漿方式和順序：采用多孔多次分段式灌注；先外排后中間，同排隔孔，鄰排錯開的灌注順序，以減少跑漿、防止串漿；同一作業(yè)面的不同角度注漿孔，以與地面夾角由小至大的順序進行；單孔遵循自下而上，逐節(jié)灌注。

5 監(jiān)測措施

（1）在注漿加固過程中，利用30 m電子水平尺對正線軌道沉降進行監(jiān)測，同時設置地表沉降觀測點40個，慢行監(jiān)護期間軌道沉降或隆起、方向偏移，每次不得超過2 mm，每晝夜累計不得超過10 mm，月累計值不得超過30 mm；

（2）由于注漿加固施工中，依據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時調整注漿速率、壓力，注漿孔分序，使得線路變形始終控制在允許范圍內，變形最大點累計位移為2.68 mm。

6 注漿質量檢測

在注漿結束28天后，取不少于灌漿總數(shù)的5%，打設探孔，做靜力觸探或鉆芯抽取試件，要求無側限抗壓強度不低于0.8 MPa；以檢查注漿段地層土體的厚度、密實度以及地基承載力等物理力學性能。

若不能滿足設計要求，則需做補孔繼續(xù)注漿，直到達到設計標準；檢查滿足設計要求后，對所有探孔應注漿補強，并用水泥砂漿封口。

7 注漿效果分析

（1）本次注漿總量總超出設計值近35%，一方面因松江站5道、7道下部路基，為原來拋片擠淤處理，空隙率較大；另一方面說明土體吃漿量較大，經注漿后，提高了土體密實度；

（2）從每序孔的注漿成果分析，每序孔的吸漿率逐漸減少，證明設計的注漿參數(shù)是合理的；

（3）根據(jù)質量檢測成果分析，取芯試件無側限抗壓強度達到0.8～0.9 MPa，注漿后的土體物理力學性能有了很大的提高，土體承載力是注漿前的4.5～10倍，所取土樣呈劈裂脈片狀固結體，注入漿液與原有土體結合密實。

8 結束語

通過精心組織，完全可以控制工期，達到縮短施工周期的目的；同時土體加固和止水效果較好，在施工中通過多次定向、定量、可控注漿，不易造成線路隆起，可以有效地減少對既有線路基的擾動破壞程度；通過該工程實例，證實所采用的袖閥管施工工藝是有效、合理的，同時證明袖閥管注漿工藝在線路沉降搶險、橋臺沉陷等方面應用前景是廣闊的。