1、袖阀管注浆加固既有建筑物施工工法一、前言 自索列坦修工法发明问世以来,在国内外工程中得到了很好的推广应用.中国引进索列坦修工法后,进行了研究和开发,并称此法为袖阀管注浆工法。该工法以分段注浆为主要工艺特点,可针对不同土层采用不同的注浆参数。广州地铁五号线穿过繁华闹市区，地质条件复杂多变，岩层上软下硬，节理发育，地铁周边既有建筑物、构筑物较多，对沉降反应敏感。隧道采用矿山法施工，掘进时将不可避免的因应力释放，地下水流失，放炮震动等影响到相应地面建筑物安全。通过对本区间隧道所经区域的地面建（构）筑物的实地调查，隧道开挖施工可能对其造成影响的地面建（构）筑物有：假日酒店前人行天桥、区庄立交桥、环市东
2、路386、388（A5），396、398、400号民宅(H5、H6)等。施工中采用袖阀管注浆加固既有建筑物，通过地面预注浆的方法在既有建筑物基础和隧道之间形成一道竖向止水帷幕，切断基础地基与隧道上方失水区域两者之间的水流联系，同时挤密加固土体。使隧道施工可能造成的失水沉降，控制在帷幕的隧道一侧，而不至于影响到既有建筑物基础和地基。实现既有建筑物沉降不超标，居民不搬迁，施工不进入民房内的效果。本工法是在广州地铁五号线Y（Z）DK10+673.227- Y（Z）DK11+600.000段施工经验的基础上归纳总结出来的。二、工法特点（一）灌浆过程具有可控性。具有上下两个止浆塞形成止浆系统，能将浆液限
3、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。（二）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。（三）根据地层特点，可在一根注浆管内采用不同的注浆材料，选用不同的注浆压力进行注浆施工。（四）适用范围较广，即适于渗透性较好的土层，又适于渗透性较差的土体。（五）由于骨架效应的存在，浆脉在土体中形成了复合结构，更由于袖阀管在土体中的存在，使这种复合结构犹如加筋土一般，效果更加明显。（六）在场地狭窄（23m）净空高度小（2.2m）的情况下仍可进行作业。三、适用范围袖阀管注浆施工工艺是目前处理地基一种的比较先进的方法。它能进行定深、定量、分度、分段、间歇、重复注
4、浆，集中了劈裂注浆法、压（挤）密注浆法和渗入注浆法的优点。适用于地质条件复杂，断层破碎地带，富水地层地段，场地狭窄情况下的地基加固。四、工艺原理注浆加固地层是把具有充填和凝胶性能的浆液材料，通过配套的注浆机具压入所需加固的地层中，经过凝胶硬化后充填和堵塞地层中的空隙，减小注浆区地层渗水系数及坑道开挖时的渗漏水量，并能固结软弱和松散岩体使地层强度和自稳能力得到提高。袖阀管结构如图1所示，一般采用PVC塑料管作袖阀管，为了方便地进行灌浆，在袖阀管上一般每隔33cm-35cm钻一组46mm或48mm的射浆孔，每组孔的纵向长度6cm-10cm，每米袖阀管上一般钻2-3组射浆孔。在每组射浆孔外部都包裹有
5、一层橡胶套，橡胶套长度比每组射浆孔长度略长，以包裹住射浆孔为原则。在把袖阀管放入钻孔时，橡胶套的作用是防止钻孔泥浆或套壳料进入管内；灌浆时橡皮套在压力作用下被浆液冲开，使浆液进入地层，并且可保证按要求分清层次，形成劈裂，而当停止灌浆时，橡胶套又弹回并裹紧袖阀管，防止管外流体进入管内，起到逆止阀门的作业。为防止橡胶套上下错位，须在橡胶套两侧用固定环固定。袖阀管不应有较大的弯曲，内壁必须光滑。阀管上的每组射浆孔，即为一个灌浆段，灌浆头由双塞系统止浆塞和灌浆芯组成（如图二），每一次灌浆头在袖阀管中上下移动灌浆时，只包含一个灌浆段，亦即灌浆头移动距离与每组射浆孔间距相同。 图一 袖阀管结构示意图图二注
6、浆芯管结构图五、施工工艺流程及操作要点（一）施工工艺流程图图三袖阀管注浆施工工艺流程图（二）袖阀管注浆施工方法1、钻孔(1) 成孔设备和钻进方法的选择：地面注浆选用XY-100型钻机，针对较软土层采用合金钻具回转钻进方法成孔；针对硬土层和破碎岩层采用风动潜孔锤冲击钻进，该钻机重量轻，利于迁移，并有较高的钻进效率。(2) 钻机安装：底座水平，机身稳固可靠。调整钻机高度，立轴对正孔位，将钻具放入孔口管内，使孔口管、立轴和钻杆在一条直线上，用罗盘、水平尺和辅助线检测立轴方向和倾斜角度。(3) 钻孔护壁：采用优质稀泥浆护壁。当砂层较厚、孔内塌孔时，用108mm套管护孔，待孔内注入套壳料并下入袖阀管后，
7、才将108mm套管提出孔外。(4) 注意事项：钻孔布置注意避开管线，并不得破坏既有的基础。2、安装袖阀管、浇注套壳料及固管止浆(1) 钻孔至设计深度并采用清水洗孔后，立即将套壳料通过钻杆泵送至孔底，自下而上灌注套壳料至孔口溢出符合浓度要求的原浆液为止。(2) 依次下入按注浆段配备的袖阀花管和芯管，下管时及时向管内加入清水，克服孔内浮力，顺畅下入至孔底。灌入封闭泥浆（即套壳料）套壳料一般以膨润土为主，水泥为辅组成，主要用于封闭袖阀管与钻孔孔壁之间的环状空间，防止灌浆时浆液到处流窜，在橡胶套和止浆塞的作用下，迫使在灌浆段范围内挤破套壳料（即开环）而进入地层。套壳料浇注的好坏是保证注浆是保证注浆成功
8、与否的关键，它要求既能在一定的压力下，压开填料进行横向注浆，又能在高压注浆时，阻止浆液沿孔壁或管壁流出地表。套壳料要求其脆性较高，收缩性要小，力学强度适宜，即要防止串浆又要兼顾开环。套壳料采用粘土和水泥配制，配比范围为水泥：粘土：水=1:1.5:1.88，浆液比重约为1.5，漏斗粘度24-26s；实际施工时应通过多组室内及现场试验，选取最佳配比。根据工程中的要求，套壳料凝固时间和强度增长速率应控制在2-5d内可灌浆。 套壳用量（m3）=1.3R（钻孔半径2-袖阀管半径2）H注浆段高度。套壳料浇注方法：成孔后，将钻杆下到孔底，用泥浆泵将拌好的套壳料经钻杆注入孔内注浆段。(3) 固管止浆：在袖阀管
9、外花管与孔壁之间的环状间隙处下入注浆管，在孔口上部2米孔段压入止浆固管料，直至孔口返止浓浆为止。止浆固管料采用速凝水泥浆，水:水泥=1：1.5。可采用水玻璃或氯化钙作速凝剂。图四袖阀管法施工程序图3、待凝要待孔口段止浆料凝固后才能灌浆。待凝时间控制在25天以内。4、开环灌浆1 开环：灌浆的前期阶段，使用稀浆（或清水）加压开环。在加压过程中，一旦出现压力突降，进浆量剧增，表示已经“开环”。开环后即按设计配比开始正式注浆。2 灌浆：采用双栓塞芯管进行灌浆。根据各组注浆参数表要求，从孔底自下而上进行注浆，每排孔眼作为一个灌浆段，其段长为50cm。3 注浆液采用32.5普硅水泥，注浆时按先灌入稀浆后灌
10、入浓浆的原则逐渐调整水灰比。开环压力为0.35mpa左右，具体数值根据现场实验调整。正常注浆压力为0.4-0.8Mpa。注浆压力控制在1.0MPa以内，并由下而上逐渐减小，视具体情况分别采用或作适当调整。4 注浆次序：每次都必须跳开一个孔进行注浆，以防止发生窜浆现象。5 间歇注浆：全孔段注浆完成后，间歇一段时间再进行第二次注浆，间歇时间控制在1030min之内。5、终灌标准：1 当注浆压力1.0Mpa，吸浆量2.5L/min，稳定时间25 min。2 发现被加固建筑物有上抬的趋势时，立即停止注浆。3 发生窜浆或浆液漏失严重时，立即停止注浆。6、后备注浆措施每孔注完浆后，用20水管插入袖阀管内，
11、泵入清水把袖阀管内残留水泥浆冲洗干净，以备复注。浆管口用胶布封上，以备在以后开挖过程中，地面出现沉降时，进行重复注浆。7、压力注浆时的监测措施在注浆过程中，要密切监测地面及建筑物的沉降情况，如发现被加固建筑物有上抬的趋势，立即停止注浆，严格控制注浆前后建筑物的上抬量不得超过2mm。8、灌注材料及配比用32.5R普通硅酸盐水泥作灌注主料，确定各种灌注材料的合理配比，在施工中使用的材料配比（重量比）如下：1 袖阀管套壳料：水泥：粘土：水1：1.5：1.88（重量比，配方由现场试验最后确定）；2 固管料为单液水泥浆，配比为水：水泥1：1.5；3 袖阀管注浆的浆液配比水泥：水1：10.6：1，先稀浆后
12、稠浆。如注浆效果较差时根据实据情况采用双液浆或超细水泥浆液。4 速凝剂：如发现地下有水流通道，孔内漏浆严重时，可掺入适量的的水玻璃作为速凝剂。水泥浆与水玻璃体积比C:S=1:(0.51)，其中：水玻璃：浓度为45Be，模数n=2.42.8六、劳动力组织注浆施工人员一览表工作类别配备人数备注施工队长1专业技术人员2材料员2电工1焊工2钻孔班4人/机，共16人注浆班6人/班，共18人施工平台搭建6人杂工5人合计53人七、材料与设备注浆设备一览表设备名称型号规格主要性能数量备注钻机XY-100钻深1004台用于地面注浆、注浆泵BW-150压力4.5MPa2台7.5KW注浆泵FBY-80/45压力4.
13、5MPa2台15 KW泥浆泵BW-50压力2MPa1台4.5 KW搅浆机200L快速型5台4.5 KW八、质量控制制定技术管理制度和岗位制度，加强全面质量管理，建立健全全面质量检查监督机制和施工过程质量保证体系，采用“信息管理、动态施工”的科学施工方法，确保工程保质、保量，按时完成。按施工方案做好各项施工前的准备工作；做好技术交底工作。工程项目技术负责人对施工员、机组队长进行技术交底，确保施工按方案要求进行；做好各种施工机械设备的保养、检修工作，保证施工过程中机械设备的正常运转；按方案提供的控制轴线和控制点，根据设计图纸测放出注浆孔位，开工前专人复核检查注浆孔位；袖阀管套壳料配方由现场试验最后确定，应严格控制，套壳料施工质量的高低决定注浆施工的成败。钻孔机对准孔位，调整垂直度，保证垂直钻孔机对准孔位，调整垂直度，保证垂直成孔；严格控制注浆压力，开环压力为0.35mpa左右，正常注浆压力为0.4-0.8Mpa。注浆压力控制在1.0MPa以内，并由下而上逐渐减小，注浆压力过小则效果不明显，注浆压力过大则造成浆液浪费。九、安全措施1、进场施工人员必须配戴安全帽。按规定配齐其他安全防护装置。严格按照操作规程和安全规程进行施工，确保施工安全。
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