水平袖阀管深孔注浆在地铁的应用

摘要：北京地铁14号线永安区间隧道采用矿山法施工，在施工中需下穿地表一级风险源――东城区永外街道人民武装部，为达到控制建筑物的沉降要求，采用水平袖阀管深孔注浆技术，在隧道内进行超前水平注浆加固。通过对袖阀管施工的总结，得出了水平袖阀管深孔注浆优于其它工法并具有广泛适用性的结论。

关键词：矿山法；袖阀管；深孔注浆；地铁隧道；下穿建筑物

中图分类号： 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2013）02-

1.工程概况及工程地质

区间隧道左线在里程K20+687～K20+757处下穿东城区永外街道人民武装部，其已列为一级风险源，地上4层，条形基础，基础埋深约2.58m，基底距地铁结构顶部间距约9m。设计要求穿越风险源后建筑物的最终沉降不超过15mm。

区间隧道范围土层由上至下为杂填土、粉土、粉细砂、粉质粘土、粉细砂和卵石层，拱顶为粉质粘土、粉土、粉细砂层，地下水位位于隧道仰拱以下。

2.袖阀管深孔注浆

人武部对左线隧道的影响长度为70m，袖阀管注浆采用后退式深孔注浆，每循环施做长度为12米，开挖10米，留2米作为下一循环施工的止浆岩盘，共7个循环。

2.1.施作止浆墙

先在掌子面打设长2m梅花布置的φ32@1.5m×1.5m砂浆锚管，挂双层φ6.5@150mm×150mm网片，喷射200mm厚C25混凝土。

2.2钻孔

2.2.1钻孔设备

钻孔施工采用ZDY-1500型钻机，该钻机是动力头式全液压钻机，该钻机具有转速范围宽、扭矩大、给进行程长等特点，即适用于复合片钻进、硬质合金钻进及冲击回转钻进。该钻机为分体式，由主体、液压油缸、操作台三部分组成。具有轻便、容易操作等特点。钻头采用常规地质合金钻头成孔，成孔直径110mm。

2.2.2钻孔设计

孔位在掌子面上布置间距为200mmX200mm，梅花形布置。第一排孔沿开挖轮廓线下335mm布置，与水平方向的仰角为35°，后面15排的仰角依次减小至0°，详见图1、图2。

2.3插入袖阀管

2.3.1袖阀管制作

在直径50mm的PVC塑料管上按间隔35mm的距离开8-10个直径5mm的小孔，开孔范围长约5-8cm，各小孔的位置相互错开；在开小孔约10cm长的外面套上一层约3mm的橡胶膨胀圈（即袖阀），两端用防水胶布密封。

2.3.2袖阀管插入

成孔后拔出内钻杆，将袖阀管插入孔内，袖阀管末端用锥形堵头封好，防止管内被流砂堵塞。插入袖阀管时应保持袖阀管位于钻孔的中心，以便灌注套壳料时将袖阀管包裹均匀。下袖阀管时将同长度的6分塑料管一同下入孔内，作为注套壳料的管路。袖阀管下到位后将孔口用保护帽套好。

2.4套壳料拌合及灌注

根据现场试验，套壳料配比定为 普通硅酸盐水：泥膨润土：水=2：1：4。套壳料钻一孔注一孔，防止发生塌孔和埋管。将配好的套壳料用PW-120泥浆泵压入6分塑料管，套壳料会从孔底向外返浆，达到置换孔内泥浆、填满套壳料的目的。待6分镀锌钢管开始溢浆，说明孔内套壳料已经注满，即可关闭排气管的阀门。为保证套壳料的密实，当灌注压力达到0.2MPa，持压5～10s再停止灌浆。

2.5深孔注浆

2.5.1注浆设备

注浆设备采用KBY-50/70型双液注浆泵，该注浆泵压力、流量是靠调节液压油流量来实现，可以在泵的运转过程中任意调节。该泵体积小、重量轻、操作简单。

2.5.2注浆材料及浆液配比

注浆材料选择关系到注浆的成败和工程造价。本工程中注浆管前端位于粉细砂层，后端位于粉质粘土层，所以根据地质情况，第一排注浆管前4m和第二排前6m注水泥-水玻璃双液浆；其余部位注单液水泥浆。浆液水灰比0.6-1.0，双液浆配合比W：C=1：1，水玻璃浓度30Be模数n=2.6。

2.5.3注浆施工参数

注浆施工参数要根据地层实际情况进行试验确认，并在现场施工中不断完善调整，注浆过程中，结合注浆压力变化情况，现场动态调整优化注浆参数。根据以往工程经验，结合粉砂、粘土、粉质粘土地层特性，预设定注浆参数见下表：

2.5.4注浆施工流程

待套壳料达到一定强度后进行注浆。注浆顺序从向内部，从上向下，从无水到有水的顺序进行，为防止串浆，采用跳孔注浆的方式进行。

注浆施工工艺流程见图5。

2.6注浆效果检查

注浆结束后，结合本工程注浆目的及特点，采用了分析法、取芯观察法、注水试验法及重力触探法等手段对注浆效果进行了检验及评价，结论：①通过注浆记录数据对注浆过程进行分析及注浆量反算等方法，从理论上验证了注浆效果；②在粉质粘土层中，浆液在地层中挤压填充和水平裂隙填充，裂隙厚度10mm-20mm，并具有一定强度；③通过注浆区域及未注浆区域注水试验对比分析，注浆后地层渗透系数达1.017×10cm/s，而注浆前地层试验孔内注水时水位无法稳定，具有显著区别。

综上所述，通过袖阀管注浆，土体密实度和承载力有了较大提高。

3.监测数据分析

从时程曲线图可以看出建筑物沉降主要发生在隧道下穿人武部的开挖过程中，初支完成后，沉降基本趋于稳定，最终沉降量在5mm左右，满足设计不大于15mm的要求。

4.结束语

后退式袖阀管深孔注浆在地铁中的成功应用，对于隧道安全穿越重要建筑物的工程具有较高的推广价值，为充分发挥袖阀管注浆的作用，应结合工程特点，对袖阀管注浆参数及影响注浆效果的因素进行分析探讨，以期在今后的工程应用中能不断得以改进。

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作者简介：孙明，男，助理工程师，从事城市地下工程建设工作.