1 工程概况 

随着城市地下空间的开发和利用，地下工程施工对附近已有建筑物的影响越来越受到关注。 深圳地铁四号线二期工程区间隧道下穿梅观立交桥群(K9+154一K9+266)便属于此类问题。 为了尽量减小地铁施工对立交桥桩基的影响，采用袖阀管注浆法对桩基周围地层进行注浆加固。袖阀管注浆工法是由法国Soletanche基础工程公司于上个世纪5O年代首创的一种注浆工法，又称Soletanche 3-法。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，被国内外公认为最可靠的注浆工法之一[1 ]。该方法在注浆加固工程中近年来得到较广泛应用，深圳、广州地铁施工中曾多次采用袖阀管注浆技术加固地层，取得了良好的效果。深圳地铁四号线二期工程区间隧道在K9+154一K9+266地段下穿梅观立交桥群，梅观立交桥群桩基离隧道的开挖轮廓线最近仅5．46m，。隧道为单洞双线隧道，隧道埋深约17m，采用矿山法暗挖施工和复合式衬砌。隧道为马蹄形轮廓，开挖断面宽11．48m，高7．8m。采用超前小管棚、边墙锚杆、钢筋网、钢筋格栅和喷混凝土联合支护。如何保证地铁区间隧道施工中桩基乃至梅观立交桥群的安全性是本工程的重难点，也是本工程建设成功的关键。区间隧道下穿梅观立交桥群地段，地质情况非常复杂，为富水流沙地层。从地表至隧道顶部的上覆岩层依次是：人工填土、人工填石、砾砂、粉质粘土、砾砂、砾质粉质粘土、全风化的粗粒花岗岩、强风化混合岩。其中砂质粉质粘土为灰白色，由粗粒花岗岩风化残积而成，除石英外其它矿物均已风化成粘性土，大于2mm的石英角砾含量小于2O ；全风化的粗粒花岗岩除石英外其它矿物均已风化成粘土。原岩结构基本破坏，但尚可辨认，具有微弱的残余结构强度。地下水主要为基岩裂隙水，赋存在风化层中稳定水位埋深在0．70—27．00m之间，涌水量约为1290m0／d。

2 袖阀管注浆原理

袖阀管注浆工法是在浆液经过注浆泵加压后，通过连通管进入注浆管，聚集到袖阀管注浆管段，然后通过钻有直径为6ram的泄浆孔的PVC管(即袖阀管)，在内压力的作用下，将包裹在PVC外的橡胶圈胀开和套壳料挤碎。当压力逐渐增大到一定程度，被加压的浆液就会沿着地层结构产生充填、渗透、压密、劈裂流动，此时由于供浆量小于进入量，压力会自动回复到平衡状态，续后的浆液在压力作用下，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，袖阀管注浆原理。橡胶圈的作用是当孔内加压注浆时橡胶圈胀开，浆液从泄浆孑L进入地层，停止注浆时橡胶圈在袖阀管外部浆液的作用下封闭泄浆孔，阻止泥土和地下水逆向进入袖阀管内。套壳料的作用是在袖阀管周围形成具有一定强度的保护层，注浆时浆液在袖阀管有孔的部位挤碎套壳料，而上部和下部的套壳料仍具有一定强度，可以阻止浆液的上下流动。这样浆液就只在很小的范围横向流动，以增加地层加固半径。而双塞管的作用是增压，当浆液通过注浆内管进入双塞管后，浆液从内管上的4cm长的出浆孔流出。当浆液进入袖阀管和双塞管中间时，在压力作用下，橡皮帽被顶起，随着浆液的聚集，压力达到一定程度后，袖阀管外侧的橡胶圈被胀开，套壳料被挤碎，从而浆液被挤压到地层中。袖阀管注浆需分段进行，每段注浆应一次完成。

3 袖阀管设计参数

为减小隧道开挖对桩基的影响，袖阀管施工前在隧道和袖阀管设计位置之间打设2排 159分隔加强钢管，钢管的间距为0．4m，错开布置，且深入隧道底板以下5m。为增大钢管的刚度，在钢管内充填水泥浆。外圈袖阀管和内排钢管之距离为0．5m，钢管数量共计为102根。钢管施工好后，根据设计在桩基周围施设2圈 5OX3．5袖阀管，注浆孔间距为0．4m，设计钻孔直径~90mm，袖阀管共计174根(见图3)。袖阀管成孔后用套壳料置换出护壁泥浆，套壳料的配比(重量比)为水泥：粉质粘土：水=1： 1．5：2。套壳料养护5—7d达到强度0．3—0．5MPa后，在袖阀管内放入双塞注浆芯管进行注浆。注浆材料为水泥、水玻璃双液浆，水泥与水玻璃体积比1：0．5，水泥浆水灰比为1：1，水玻璃模数为2．4。注浆压力控制在0．5—1．5MPa，形成注浆终孔直径约为0．6m的止水帷幕。在注双液浆时，每次双塞管的提升高度控制在30—50cm。

4袖阀管施工

袖阀管注浆法主要施工流程，包括放样定位和钻孔、置换套壳料、插入袖阀管、注浆等。

4．1放样定位和钻孔先用全站仪通过基点坐标在桥桩周围引入一些辅助坐标点，再通过这些坐标点，采用拉线和卷尺量测的方法定出钻孔孔位。定出孔位后，用水泥砂浆在周围加固。由于袖阀管孔距仅40cm，为减小孔间的相互影响，在现场施工时每隔两孔钻孔注浆，待一排袖阀管孔注浆结束后，再对之间的袖阀管孔进行钻孔注浆，使得相临孔间距达1．2m。先钻外侧～圈，注浆完成后，再实施内圈钻孔注浆。钻机就位后，应使其平整稳固，在开钻前利用吊锤钻头和钻孔的垂直度进行检测，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。桥桩的北侧，在钻进过程中发现大概有3m左右厚的孤石存在，利用金刚钻头钻孔取芯。为防止钻孔的塌孔，采用泥浆护壁。在刚开钻时，由于泥浆的稠度不能够达到护壁的要求，现场采用膨润土进行调试，护壁泥浆比重为1．O5～1．12。泥浆的循环通过皮管和钻杆连接完成，在泥浆循环的过程中，会把大量的粘土和砂砾循环到地面的泥浆池中，现场工人通过滤网将其从地面泥浆池中过滤出，始终保持泥浆的比重在1．O5—1．12之间。为保证钻孔质量，应注意：①在钻孔时，保证转速均匀；②在换钻杆时，钻杆提升和放下应保持垂直，以免扩孔。

4．2置换套壳料成孔后立即通过钻杆将套壳料置换孔内泥浆，方法是将通过循环泥浆的管接到挤压式注浆机上，在注浆压力的作用下，通过钻杆将孔内泥浆置换成套壳料。套壳料在压力的作用下，通过钻杆进入钻孔底部，随着套壳料的进入，泥浆从地面孔口置换出来，置换出来的泥浆通过钻孔口的泥浆沟排到泥浆循环池。在发现排出的泥浆中含有套壳料时，停止置换。根据设计套壳料的配比为(重量比)水泥(P．032．5)：彭润土：水一1：1．5：2，实验室对试块进行了抗压强度试验，测得试块三天平均抗压强度为0．4MPa，达到设计要求。

4．3插入袖阀管在套壳料置换结束后立即插入袖阀管。由于每节袖阀管的长度为4m，在插入时相邻两节袖阀管用长度为20cm的PVC套管连接，采用U—PVC胶合剂将袖阀管和连接套管粘牢。第一节袖阀管安装好堵头，再对管中注入清水，目的是减小袖阀管的弯曲直。袖阀管每节连接好后，依次下放到钻孔中，直到孔底，下放时尽量保证袖阀管的中心与钻孔中心重合。现场施工在地面以下一定深度是不注双液浆的，所以在插入袖阀管时，在地面以下2m所用的管材为花管，即不在PVC管上钻泄浆孔。同时应保证袖阀管的上端头露出地面20cm，再用套头套牢，防止杂物进入管内。

4．4 注 浆套壳料养护5—7d，强度达到0．3—0．5MPa后，将注浆内管与双塞管连接好一起放至袖阀管底部，由下往上逐段注双液浆，并严格控制注浆效果。根据试验室试配试验，当水玻璃的浓度为30—35Be 时，双液浆的凝固时间只有20多秒。而现场施工很难控制，极易发生堵管现象。根据现场施工条件，经过试验室多次试验，在通过设计和监理的同意下，把水玻璃的浓度词整为7—9 Be ，把双液浆的凝固时间控制在180s以上。最终确定双液浆的配合比，水泥浆的水灰比为1：1，水泥浆和水玻璃的体积比为1：1。实际注浆中，每根袖阀管的注水泥浆量为1．2m。，水玻璃浆量也为1．2m。，共注双液浆2．4m。现场注浆的工艺：①注浆内管和双塞管连接好放到袖阀管底部；②注浆内管顶部和液压法浆泵的出浆端连接，中间接有压力表；③通过搅拌机配制水泥浆，把配制好的水泥浆通过注浆机注入到塑料容器中；④在另一塑料容器中，调制水玻璃溶液，使得溶液的浓度在7—9 Be 之间；⑤把液压注浆泵的进浆端分别放到水泥浆和水玻璃溶液中；⑥开启液压注浆泵进行注浆，水泥浆和水玻璃的体积比为1：1；⑦注浆压力达到1．OMPa以上并持续30s后，上提注浆内管，提升的高度控制在50cm以内。为防止浆液在注浆内管和浆泵中凝固，当两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两个进浆端放人盛有清水的容器中，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，在注浆刚开始，出现第一次峰值，压力达到1．2MPa左右，持续的时间很短；随后压力逐渐降到0．5—0．9MPa间的相对平稳值，持续时间在一分钟左右，压力表出现第二次峰值，压力约为1．3MPa，偶尔也能达到1．6MPa以上，将注浆内管上提进行下一段注浆。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。

4．5施工设备现场施工设备包括：①钻孔机械。采用XY一1AB型工程地质钻机；②注浆机械。套壳料置换泥浆时，所用的注浆机HJB一2型挤压式注浆机，挤压胶管内经~38mm。注双液浆采用FBY液压注浆泵，压力范围0．5—7MPa；③搅拌机。0．5m。容量双桶搅拌机。

4．6现场监测在桥的立柱上埋设检测点，在地面袖阀管注浆和隧道开挖通过桥桩基的整个施工过程中，对桩基的水平位移和竖向沉降进行监测．利用桩基的监测信息指导施工。

5 结 语

深圳地铁四号线上民区间下穿梅观立交桥群，由于桥桩基离隧道开挖边界很近，隧道的施工可能给桩基的安全带来极大隐患。本研究通过采用袖阀管注浆加固减小了下穿隧道开挖对梅观立交桥群桩基的影响，成功地解决了隧道下穿桥梅观立交桥群的施工技术难题。袖阀管注浆的最大优点是可以分段、定量和间歇注浆，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。袖阀管对改善地层条件和提高摩擦桩的承载力是一种较有效的方法，对粉质粘土、粉砂质泥岩、粉砂岩、砾砂和破碎岩体有着广泛的适应性。施工的关键是合理选择双液浆的配合比和注浆压力。

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