隧洞洞口加固袖阀管注浆施工若干问题探讨
2015-09-14
正如王梦恕先生在《地下工程浅理暗挖技术通论》一书中指出的那样，21世纪是隧道及地下空间发展的年代。在这种形势下，在施工中确保证隧道自身安全，就成为理论研究和实际施工中必须解决的首要问题。洞口段是隧洞施工的关键部位，也是塌方事故多发的部位。而袖阀管注浆具有能对注浆范围进行多层次、多方位、多角度、可定量以及可重复施工的突出优点。因此，本文对隧洞洞口加固袖阀管注浆施工过程中存在的若干问题进行了探讨，并提出有针对性的解决方案。
一、施工机械设备及材料的选取
在施工时，必须严把施工机械设备及材料的选取关。尤其是钻孔与套壳料的质量高低，对实现多层次、多方位、多角度、可定量以及可重复注浆施工起着关键性的作用。
1、钻孔设备的选取
在预算许可的情况下，尽量选取质量较高的钻机，如XY-200型地质钻机。在施工区域受限制的地段进行洞口加固施工时，可选取MG-50型锚杆机。
2、注浆设备的选取
应选取配套有制浆设备的注浆设备，例如可选取BW-160型单液泥浆泵。
3、水泥的选取
水泥的质量至关重要，尽量选取复合硅酸盐水泥，水泥的标号一定要与设计要求相符。绝对禁止使用过期、受潮的不合格水泥。
4、袖阀管的选取
应选取质量高、材质好的袖阀管，以避免出现施工时袖阀管破裂的情况。目前国内市场上的袖阀管多为小节拼接类型，成本高，而且易出现安设后变形的问题。因此，可选取较长的PVC注浆管。注浆管要求内壁光滑，外壁安装纵向与环形加强筋用来提升抗折强度，两端安装丝扣，以便连接。
5、套壳料的选取
应选取膨润土或黏土作为套壳料的原料，在施工前必须先进行试验，以确定套壳料的比例。为保证注浆质量，一定要使套壳强度兼备开环和防止串浆的功能。
6、注浆芯管和注浆枪的选取
都采用1.5 厘米的钢管或镀锌管制作。注浆枪应设置溢浆口，两端加装橡胶止浆塞，以便形成双向密封。在进行注浆施工时，注浆枪一端用堵头封闭，另一端与芯管连接。
二、施工工艺流程
经过优化之后，隧洞洞口加固袖阀管注浆单孔施工工艺流程一共有以下9个步骤。
1、测量放样
项目工程师应根据洞口加固施工设计的要求绘制好桩位布置图，并确定钻孔的位置与深度数据。
2、钻孔
一般可在钻孔施工中使用泥浆护壁，对于砂石等特殊地层，则应考虑使用套管护壁。钻机就位后，施工人员必须仔细检查钻机垂直度和倾斜角度，保证将误差控制在1%之内。钻孔必须达到设计深度，同时对地质情况进行记录，为工程师确定注浆参数提供依据。
3、注入套壳料
当钻孔达到设计深度之后，施工人员应使用钻杆将事先拌制好的套壳料注入孔内，直到孔内泥浆完全被套壳料置换完。套壳强度应兼备开环和防止串浆的功能，应在现场进行试验，以确定具体的强度数据。
4、安设袖阀管
在完成第三个步骤之后，应马上将底部封闭的袖阀管插入钻孔，并使袖阀管垂直立于钻孔的中心位置，管口上端露出约30厘米。安设袖阀管时，施工人员应向管中注清水，防止袖阀管浮起，并盖好袖阀管口，避免混入杂物，影响注浆质量。
5、封口
由于套壳具有止浆作用，一般情况下并不需要封口。如果情况比较特殊，在孔口地面以下0.5到1米m范围使用速凝水泥砂浆进行封堵，防止冒浆。
6、注浆
等到套壳强度达到0.3 Mpa之后，施工人员开始使用注浆枪进行注浆作业。注浆从下而上分段进行，为了避免可能对地面房屋造成破坏，应严格控制好注浆压力，在整个过程中应逐级加压，并做好地面的巡视工作。工作人员发现地表隆起或出现明显变形，应停止注浆作业，分析出现问题的原因，然后对注浆压力及注浆量进行调整。
7、清洗袖阀管
注浆作业完成后，施工人员应将水管插至袖阀管底，清管内残留的浆液。清洗完毕之后，要记得盖好管口盖子。
8、一到个两轮次的复注
等到水泥浆凝固12小时之后，进行一到两个轮次的复注。注浆方法与第一轮次相同，注浆后应即使对袖阀管进行清洗。值得指出的是，在后续施工中，如果出现渗透或沉降现象，还应进行补偿注浆。
三、施工控制要点
1、钻孔施工的控制
一定要按照设计图纸与规范要求确定钻孔的位置，孔径和深度，钻孔后的孔壁应保持完好，没有裂缝和蜂窝等。
2、灌注套壳的控制
套壳料必须按照施工要求进行拌制，保证其强度，在灌注时，必须保证将泥浆全部置换。
3、安设袖阀管
在进行安装作业之前，要确保袖阀管的管节间连接可靠，在底部加上底盖，以避免套壳料混进袖阀管内。在安装的时候，一定要保证袖阀管位于孔中心，保持垂直，同时盖好上部管口的盖子，防止混入杂物。
4、注浆的控制
袖阀管注浆过程中可能出现问题的环节是：注浆枪在袖阀管内的移动环节，以及拆卸注浆芯管环节。
注浆枪在袖阀管内的移动是由于其上下两端所承受的压力不同，止浆塞与管壁间会产生较大的摩擦阻力，因此，在进行注浆作业之前，施工人员一定要检查注浆管路、止浆塞与袖阀管之间是否真正密闭。
套壳达到规定强度后进行注浆作业时，施工者一定要按照规范拌制水泥浆，不能随意改变事先规定的比例。在施工中，现场工程师要控制好参数及注浆步距，严密监控注浆压力和注浆量的变化，如果发现异常，要马上停止作业，查明原因并进行相应的调整。工程师根据现场实际情况，可以采取连续注浆或跳孔分序注浆，提示施工人员将注浆孔与钻孔间隔保持在6 米以上，以避免串浆。
四、结论
袖阀管注浆是目前比较成熟和高效的注浆工艺，已经被广泛地应用于隧洞施工工程之中，解决了许多注浆加固、防渗、堵漏等工程难题。只要注意施工机械设备及材料的选取，保证合理的施工工艺流程，控制好施工质量，该工法将拥有更加广阔的应用前景。
