1、1袖阀管注浆加固施工工艺及质量控制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。本文阐述了袖阀管注浆加固机理、工法的特点、主要技术要求和施工工艺流程,以及施工质量控制。 Abstract: This paper describes the sleeve valve tube grouting reinforcement mechanism, method of characteristics, main technical requirements and construction process, and cons
2、truction quality control 袖阀管注浆是由法国 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、袖阀管注浆原理 袖阀管注浆是浆液经过钻有直径为 6mm 的泄浆孔的袖阀管注浆管段,在内压力的作用下,将橡胶圈胀开和套壳料挤碎。浆液沿着地层结构产生充填、渗透、压密、劈裂流动,浆液在压力作用下,使得劈裂裂缝不断向外延伸,浆液在土体中形成固结体,从而达到增加地层强度,降低地层渗透性的目的。逐次提升或降低注浆内管即可实现分段注浆
3、,袖阀管注浆原理2如图所示。 二、袖阀管注浆工法特点 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; 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; 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。 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。 袖阀管
4、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。 三、袖阀管注浆适用范围 此工法适用于铁路、公路、市政和房屋建筑领域的土体加固工程。主要应用于： 对松散，成分以粉质粘土、建筑垃圾为主，含少量碎石及块石片的杂填土层或砂层、卵石层等松散地层的土体加固； 盾构机始发、到达时对洞门的加固； 3弥补旋喷桩、搅拌桩局部没有咬合或成桩效果不好所产生的空隙；充填矿区因过分开挖使地层出现破碎带或空洞，降低岩、土层的可压缩性，以减小周边建筑物的沉降和变形； 阻止路基产生的裂缝或沉降变大而进行的加固； 在深基坑周围做防渗处理等。 四、注浆参数 4.1 注浆半径的确定。 依据袖阀管法理论模型,假定浆
5、液在砂砾中作紊流运动,其扩散半径r1 为: 式中:t灌浆时间,s; k砂土的渗透系数,cm/s; v浆液的运动粘滞系数,cm/s; h1灌浆压力,MPa; r0灌浆管半径,cm; de被灌土体的有效粒径,cm; n砂土的孔隙率。 4.2 注浆压力 注浆压力与所加固土体上覆盖土层的压力、浆液粘度、注浆速度和注浆量等因素有关,注浆过程中压力是变化的。 4.3 每步距注浆量 4Q=R2Ln(1+)1 000 式中:Q每步距注浆量,L; R浆液扩散半径,取 0.70.9 m; L注浆步距,取 0.5 m; n岩层空隙率,因加固区域地层破碎,取 20%; 浆液在地层中的有效充填系数,一般为 0.30.9
6、; 注浆损耗系数,一般为 0.10.4。 五、袖阀管注浆施工流程 袖阀管注浆法主要施工流程如图所示,包括放样定位和钻孔、置换套壳料、插入袖阀管、注浆等。 5.1 放样定位 用全站仪通过基点坐标引入辅助坐标点,再通过这些坐标点,采用拉线和钢尺量测的方法定出钻孔孔位。 5.2 钻孔 钻机就位后,应使其平整稳固,开钻前对钻杆的垂直度进行检测,并在钻进 2m 时及以后每加一节钻杆均需对钻机调平校正,要求钻孔的倾斜度1%。在钻进的过程中,一般采用合金钻头,当遇到岩石时,采用金刚钻头。为防止钻孔的塌孔,采用泥浆护壁,护壁泥浆比重为 1.051.12。 为保证钻孔质量,应注意:在钻孔时,保证转速均匀;在换钻
7、杆时,钻杆提升和放下应保持垂直,以免扩孔。 55.3 套壳料配合比及拌制 进行套壳料配合比试验，水泥:膨润土=(0.60.8):1.2； 先将膨润土放入已称好的水槽中；进行搅拌待用； 将水泥放入另一已称好的水槽中,搅拌待用； 将搅拌均匀的膨润土浆掺入水泥浆中混合搅拌后，成为套壳料； 套壳料浇注时的粘度（S)为 2030, 析水率为 6%10%，7D 龄期抗压 0.4MPa。 5.4 置换套壳料 钻到设计深度后，先用清水冲洗钻杆，然后通过钻杆向孔内注入套壳料，将孔内泥浆置换成套壳料，发现孔口排出的泥浆中含有套壳料时，停止置换。 5.5 插入袖阀管 套壳料置换结束后立即插入袖阀管。第一节袖阀管安装
8、堵头, 为减小袖阀管的弯曲和方便插入，应对管中注入清水增加重力，尽量保证袖阀管的中心与钻孔中心重合。连接时应注意，需要注浆的地段用 B 管，不需要注浆的地方用 A 管。袖阀管的上端头露出地面 20cm,用套头套牢,防止杂物进入管内。 5.6 封口 在孔口周围的地面到地面一下 1m 的距离范围内采用速凝水泥砂浆封堵，以防止注浆过程中冒浆现象的发生。 5.7 注浆 待套壳料强度达到设计强度后，在袖套管中插入双向密封注浆芯管6进行跳孔分序分次注浆，每次注浆完成后，应用清水冲洗袖套管管内残留的水泥浆，在完成设计注浆并检查合格后，需采用塞子封好孔口，为下次注浆开孔打好基础。 现场注浆的工艺:注浆内管放到
9、袖阀管底部;注浆内管顶部和液压泵的出浆端连接,中间接有压力表;开启液压注浆泵进行注浆,为防止浆液在注浆内管和浆泵中凝固,当容器中的浆液全部注入到袖阀管中后,需对注浆内管进行冲洗。方法是把液压注浆泵的进浆端放入盛有清水的容器中,对袖阀管注入清水,注入的体积等于注浆内管体积和液压注浆泵进出浆皮管的体积。 注浆中应密切注意注浆压力的变化。每段注浆时,压力表应出现两次峰值,压力表出现第一次峰值是由于套壳料引起的,当套壳料被挤碎,这个峰值很快下降;随着浆液的注入,地层中间的空隙被填充,注浆压力也逐渐增大,达到第二次峰值。 注浆施工时记录每一个孔的每次注浆压力，注浆量和注浆时间等基本参数。 5.8 注浆施
10、工控制标准 施工控制标准主要以压力控制为主，每次注浆量和总注浆量为施工控制手段，注浆施工中应通过现场试验对注浆参数及浆液配方作进一步确定，根据现场实际情况适当调整，确保注浆效果。 5.9 施工记录 施工中应做好施工记录，详细记录钻孔深度、每轮次注浆压力 、注浆量、注浆时间和总注浆量等参数，并及时整理资料，分析对比相邻注7浆孔和相邻一排注浆孔的注浆流量、注浆压力和注浆量等参数，根据参数变化情况评估注浆效果。对注浆过程中出现的问题及时进行分析处理。5.9 现场监测 利用埋设的检测点 ,对受注浆影响范围内的水平位移和竖向沉降进行监测,利用的监测信息指导施工。 六、施工质量控制 6.1 钻孔质量控制
11、采取以下措施保证钻孔轴线垂直度: 保证施工设备本身的精度，随机检测，发现问题及时解决。 钻机底座必须固定牢靠，使钻机在钻进时确保平稳。 每个孔在钻进前用水平尺测量钻机的水平度; 每 2 m 利用垂球测量钻杆的垂直度，及时进行校正。 加强施工监测。在钻进过程中随时利用经纬仪对钻杆的垂直度进行监控和调整，特别是加强钻孔轴线垂直度检测，根据检测结果及时调整水平度、垂直度等施工参数。 6.2 注浆压力的控制 注浆压力一般与加固深度的覆盖压力、建筑物的荷载、浆液黏度、灌浆速度和灌浆量等因素有关。注浆过程中压力是变化的，一般情况下初始压力小，最终压力高。 6.3 拔管控制 灌浆完毕后即要求拔管。若不及时拔
12、管，浆液会把管子凝固住而增8加拔管困难。拔管时宜采用拔管机。用塑料阀管注浆时，注浆芯管每次上拔高度应为 330 mm。拔出管后，应及时涮洗注浆管等，以便保持设备洁净通畅。拔出管后在土中留下的孔洞，应用水泥砂浆予以填塞。 6.4 注浆过程控制 孔口止浆液有效率不得小于 90%; 每循环注浆的扩散半径合格率不得低于 90%; 严禁使用不合格材料; 严密监视注浆压力和注浆量,出现异常时应立即停止灌入,查明原因,并采取相应措施; 严格控制注浆压力、注浆量、注浆深度； 加强浆液的管理，防止浆液的流失； 注浆过程中，作业人员应使用防护用具； 6.5 质量检验 现场施工时主要采用记录分析法、钻孔取芯法、观察
13、验证法相结合,通过综合分析,对注浆加固效果进行判定。 记录分析法是汇总、整理注浆施工记录,分析各孔位的注浆压力、注浆速度、注浆量等参数,判断薄弱部位是否需进行补充注浆。钻孔取芯法是在注浆薄弱部位钻检查孔取芯,根据芯样分析注浆加固效果,判定是否需要补充注浆。 七、安全措施 高压泥浆泵、空压机、高压清水泵必须指定专人操作，压力表应定期检修检定，以保证正常工作； 9钻机操作人员应具有熟练操作技术； 注浆过程中，作业人员应使用防护用具； 施工前应检查高压设备和管路系统，其压力和流量需满足设计要求，应检查管道的耐久性以及管道连接是否可靠，泵体、注浆管及喷嘴内不得有任何杂物，各类密封圈必须良好，无渗漏现象
14、，否则接头断开、软管破裂，将会导致浆液、高压水流飞散、软管甩出等安全事故。安全阀中的安全销要进行试压检验（试压检验到当地压力容器检验所检验） ，必须确保在达到规定压力时能断销卸压，绝不能轻易安装未经试压检验的自制安全销； 浆液目前一般以水泥浆为主，但有时也加入其他化学添加剂，一般说浆液硬化后对人畜均无害，但硬化前的液体进到眼睛里时，必须立即进行充分清洗，并及时到医院治疗； 吊、放喷射管路时，严禁管下站人。不得将电缆浸泡在水和泥浆中，防止漏电伤人。 八、 环境保护措施 引孔时，排出的泥浆应沉淀处理后排放，并符合环保要求； 水泥、石灰细颗粒散体材料，应遮盖存放；运输时必须必须封闭覆盖，不得沿途撒落
15、； 制定洒水防尘措施，指定专人负责现场洒水降尘； 不得随意排放废弃的加固料； 有害气体、噪音控制在国家规定允许的范围内； 合理处理生活和建筑垃圾，保证不污染地方环境； 10优化施工方案，尽量避免和减少夜间施工对环境及居民的影响； 爱护环境，保证绿化及现有植被。 引文: 1. 龚红旗, 浅析袖阀管注浆法进行地基处理. 岩土工程界, (0). 2. 孔少波, 王兴猛与张玉川, 水平袖阀管深孔注浆在广州地铁的应用. 现代隧道技术, (1). 3. 章寰, 袖阀管双液浆工法在超深基坑中的应用技术. 铁道建筑技术, (2). 4. 王涛, 袖阀管注浆加固地基方案设计及应用. 西部探矿工程, (1). 5. 应金星, 袖阀管注浆加固设计与施工工艺研究. 吉林水利, (1).6. 袁辉, 袖阀管注浆加固深层土技术. 市政技术, (3).
