论文部分内容阅读
摘要：在某一试验工地，通过施工监测和检测对比布袋袖阀管注浆与常规注浆的加固效果，分析论证布袋袖阀管注布袋袖阀管桩可有效约束浆液的扩散空间，避免跑浆、串浆现象，易于形成桩体并可快速排出浆液中部分水分，消散注浆在地基中产生的超静孔隙水压力，有效减少部分挤土效应、增加地基土强度。
关键字：布袋袖阀管注浆、跑浆、串浆、挤土效应
作者简介：许发明（1979~），男，江西抚州人，硕士，毕业于东华理工大学。工程师，从事高速公路施工管理、科研等工作。
1前言
袖阀管注浆技术作为一种成熟的注浆工艺，被广泛地应用于基坑帷幕、地基及坝区加固等工程[1][2]之中，是将袖阀式注浆管通过钻孔下人地层，采用分段注浆工艺，使浆液在压力条件下，较均匀地进人地层，以达到浆液在地层中分段可控、均匀扩散的目的，常规袖法管注浆技术施工工艺为：钻孔到设计深度→灌注套壳料→下袖阀管→套壳料达到规定强度后分段注浆。大量的工程实践表明，常规袖阀管注浆技术，浆液扩散范围难以控制，通常不能形成连续的桩体，且易出现跑浆现象；注浆不但在地基中产生超静孔隙水压力，而且增加了地基含水量，挤土效应大、不利于地基稳定。如某路堤边坡下地基由于袖阀管注浆导致坡脚地表位移8~14cm，最大位移为11~16cm，注浆中后期在边坡上出现数条裂缝。另一路堤边坡下地基袖阀管注浆时导致路堤挡土墙位移18~21cm，坡面急流槽被拉斷成3~4段，最大开裂3cm，影响施工质量[3]。
布袋袖阀管注浆[4]是在常规袖阀管注浆技术的基础上改进的一种新技术，在常规袖阀管注浆的外侧包1层土工布和1~2条塑料排水板，为了与常规袖阀管注浆加固进行对比，特地在某一工程进行对比试验，并埋设仪器进行监测。
2地质资料
1、①素填土（Qml）：
灰黄色，主要由粘性土及少量碎石土回填组成，结构较疏松；该层仅AK1+450处有分布，层底标高3.16m，层底埋深及厚度1.50m。
2、②冲积层（Qal）：
场地在地貌上属于河流冲积平原，其第四纪冲积层厚度较大，为场地内的主要地层，具体分布如下：
②-1亚粘土
灰黄色、褐黄色，可塑为主，中上部呈硬塑状，底部呈软~可塑状，土质不均匀，含少量中、粗砂，局部夹薄层淤泥，粘性差，手感粗糙；该层场地各孔均见分布，层底埋深2.50~6.10m，层厚2.50~6.10m；平均厚3.94m。
②-2粉、细、中砂（Qal）
灰黄色、浅灰色，饱和，松散，含少量粘性土及少许有机质，局部夹薄层淤泥质土，颗粒不均匀。层底埋深6.00~7.00m，层厚0.90~2.70m，平均1.93m。静力触探平均锥尖阻力2.35MPa；平均侧摩阻力16.4kPa。该层进行标准贯入试验9次，N63.5=7~13击，平均8.6击。
②-3 淤泥、淤泥质亚粘土、淤泥质粉砂（Qal）
深灰色、灰黑色，饱和，流塑，富含有机质和腐殖质，局部夹粉细砂薄层，土质较为不均匀，成分较为复杂，以淤泥质亚粘土为主，局部表现为淤泥质粉砂或淤泥层；该土层场地内均有分布，厚度较大，层底埋深14.50~27.50m，厚度8.90~19.90m；天然含水量W0=33.6~65.3%，平均45.8%；孔隙比e=1.03~1.75，平均1.33；直剪凝聚力C=2.0~14.0kPa，平均10.1kPa；内摩擦角φ=5.7~28.2°，平均12.1°；压缩系数a1-2=0.22~1.309MPa-1，平均0.71MPa-1。淤泥、淤泥质土平均锥尖阻力0.33MPa、平均侧摩阻力17.0kPa；淤泥质粉砂平均锥尖阻力0.59MPa、平均侧摩阻力14.1kPa。
3施工及监测
布袋袖阀管注浆的施工工艺流程为：钻孔至设计深度→将安装了布袋和排水板的袖阀管插入钻孔并对中→在布袋内灌注套壳料→套壳料达到规定强度后分段注浆。 具体为将袖阀管外侧套一条与袖阀管长度相同的布袋，布袋可采用土工布等制作，布袋抗拉强度和缝合强度宜大于15kN/m。在布袋外侧沿深度方向固定1~2根塑料排水板，2根排水板时对称设置，排水板纵向通水量宜大于25cm3/s。利用地质钻机等设备钻一个直径不小于15cm的钻孔，用铁丝扣每1.5m左右将布袋和塑料排水板固定在袖阀管上，再将捆扎好布袋和塑料排水板的袖阀管插入钻孔内，最后在地面上固定布袋口，避免布袋和塑料排水板沉入孔内。在布袋内灌注套壳料，采用自孔底开始向上返浆的方式灌注套壳料，根据袖阀管布袋的直径计算等间距铁丝扣间布袋桩水泥用量的理论值，再采用智能灌浆仪实时记录水泥浆用量，现场依据水泥用量提升注浆枪，确保实际用量大于理论计算值才提升注浆枪。通过袖阀管从孔底向上分段注浆，直至孔口为止。
通过监测数据可得常规注浆过程中的孔隙水压力迅速增大，最大达30.3kPa，最大侧向位移量达到20.07 mm，而布袋袖阀管注浆孔隙水压力则要小一些，只有21.2kPa，最大侧向位移量只达11.20 mm。布袋袖阀管外的排水板可以快速排出浆液中部分水分，消散注浆产生的超静孔隙水压力，减少部分挤土效应。
4检测资料
袖阀管布袋桩注浆完成28天后，采用地质钻孔进行抽芯，芯样如图1和图2所示。抽芯过后再采用挖掘机开挖，通过现场观察直接反映袖阀管布袋桩的充盈性。
图1常规袖阀管注浆芯样 图2布袋袖阀管注浆芯样
图3 常规袖阀管注浆开挖图 图4 布袋袖阀管注浆开挖图
从图1~图4常规袖阀管和布袋袖阀管的芯样图和开挖图可得布袋约束了水泥的扩散空间，避免了跑浆和串浆现象，有利于形成桩体，比常规袖阀管注浆的施工质量容易控制得多。
5 结论
1、布袋袖阀管桩外侧套一条布袋，约束了水泥的扩散空间，避免跑浆、串浆现象，利于形成桩体，相比常规袖阀管注浆的施工质量容易控制。
2、布袋外侧的塑料排水板可以快速排出浆液中部分水分，消散注浆在地基中产生的超静孔隙水压力，有效减少部分挤土效应、增加地基土强度，特别适应于已有结构物附近和已兴建高速公路的地基注浆加固[5]。
参考文献：
1．《袖阀管注浆技术在高速公路路基工程中的应用》隧道建设2006年5月
2．《袖阀管注浆法在松散地层防渗处理中的应用》 人民长江 2009年6月
3．《某高速公路袖阀管注浆法加固软弱地基总结报告》广东省航盛建设集团有限公司2008年8月
4．双阀布袋袖阀管注浆技术（专利号200910039944.9） 广东省航盛建设集团有限公司2010年2月
5．布袋袖阀管桩加固某高度速公路桥头结构物路段试验总结 广东省航盛建设集团有限公司2010年5月
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键字：布袋袖阀管注浆、跑浆、串浆、挤土效应
作者简介：许发明（1979~），男，江西抚州人，硕士，毕业于东华理工大学。工程师，从事高速公路施工管理、科研等工作。
1前言
袖阀管注浆技术作为一种成熟的注浆工艺，被广泛地应用于基坑帷幕、地基及坝区加固等工程[1][2]之中，是将袖阀式注浆管通过钻孔下人地层，采用分段注浆工艺，使浆液在压力条件下，较均匀地进人地层，以达到浆液在地层中分段可控、均匀扩散的目的，常规袖法管注浆技术施工工艺为：钻孔到设计深度→灌注套壳料→下袖阀管→套壳料达到规定强度后分段注浆。大量的工程实践表明，常规袖阀管注浆技术，浆液扩散范围难以控制，通常不能形成连续的桩体，且易出现跑浆现象；注浆不但在地基中产生超静孔隙水压力，而且增加了地基含水量，挤土效应大、不利于地基稳定。如某路堤边坡下地基由于袖阀管注浆导致坡脚地表位移8~14cm，最大位移为11~16cm，注浆中后期在边坡上出现数条裂缝。另一路堤边坡下地基袖阀管注浆时导致路堤挡土墙位移18~21cm，坡面急流槽被拉斷成3~4段，最大开裂3cm，影响施工质量[3]。
布袋袖阀管注浆[4]是在常规袖阀管注浆技术的基础上改进的一种新技术，在常规袖阀管注浆的外侧包1层土工布和1~2条塑料排水板，为了与常规袖阀管注浆加固进行对比，特地在某一工程进行对比试验，并埋设仪器进行监测。
2地质资料
1、①素填土（Qml）：
灰黄色，主要由粘性土及少量碎石土回填组成，结构较疏松；该层仅AK1+450处有分布，层底标高3.16m，层底埋深及厚度1.50m。
2、②冲积层（Qal）：
场地在地貌上属于河流冲积平原，其第四纪冲积层厚度较大，为场地内的主要地层，具体分布如下：
②-1亚粘土
灰黄色、褐黄色，可塑为主，中上部呈硬塑状，底部呈软~可塑状，土质不均匀，含少量中、粗砂，局部夹薄层淤泥，粘性差，手感粗糙；该层场地各孔均见分布，层底埋深2.50~6.10m，层厚2.50~6.10m；平均厚3.94m。
②-2粉、细、中砂（Qal）
灰黄色、浅灰色，饱和，松散，含少量粘性土及少许有机质，局部夹薄层淤泥质土，颗粒不均匀。层底埋深6.00~7.00m，层厚0.90~2.70m，平均1.93m。静力触探平均锥尖阻力2.35MPa；平均侧摩阻力16.4kPa。该层进行标准贯入试验9次，N63.5=7~13击，平均8.6击。
②-3 淤泥、淤泥质亚粘土、淤泥质粉砂（Qal）
深灰色、灰黑色，饱和，流塑，富含有机质和腐殖质，局部夹粉细砂薄层，土质较为不均匀，成分较为复杂，以淤泥质亚粘土为主，局部表现为淤泥质粉砂或淤泥层；该土层场地内均有分布，厚度较大，层底埋深14.50~27.50m，厚度8.90~19.90m；天然含水量W0=33.6~65.3%，平均45.8%；孔隙比e=1.03~1.75，平均1.33；直剪凝聚力C=2.0~14.0kPa，平均10.1kPa；内摩擦角φ=5.7~28.2°，平均12.1°；压缩系数a1-2=0.22~1.309MPa-1，平均0.71MPa-1。淤泥、淤泥质土平均锥尖阻力0.33MPa、平均侧摩阻力17.0kPa；淤泥质粉砂平均锥尖阻力0.59MPa、平均侧摩阻力14.1kPa。
3施工及监测
布袋袖阀管注浆的施工工艺流程为：钻孔至设计深度→将安装了布袋和排水板的袖阀管插入钻孔并对中→在布袋内灌注套壳料→套壳料达到规定强度后分段注浆。 具体为将袖阀管外侧套一条与袖阀管长度相同的布袋，布袋可采用土工布等制作，布袋抗拉强度和缝合强度宜大于15kN/m。在布袋外侧沿深度方向固定1~2根塑料排水板，2根排水板时对称设置，排水板纵向通水量宜大于25cm3/s。利用地质钻机等设备钻一个直径不小于15cm的钻孔，用铁丝扣每1.5m左右将布袋和塑料排水板固定在袖阀管上，再将捆扎好布袋和塑料排水板的袖阀管插入钻孔内，最后在地面上固定布袋口，避免布袋和塑料排水板沉入孔内。在布袋内灌注套壳料，采用自孔底开始向上返浆的方式灌注套壳料，根据袖阀管布袋的直径计算等间距铁丝扣间布袋桩水泥用量的理论值，再采用智能灌浆仪实时记录水泥浆用量，现场依据水泥用量提升注浆枪，确保实际用量大于理论计算值才提升注浆枪。通过袖阀管从孔底向上分段注浆，直至孔口为止。
通过监测数据可得常规注浆过程中的孔隙水压力迅速增大，最大达30.3kPa，最大侧向位移量达到20.07 mm，而布袋袖阀管注浆孔隙水压力则要小一些，只有21.2kPa，最大侧向位移量只达11.20 mm。布袋袖阀管外的排水板可以快速排出浆液中部分水分，消散注浆产生的超静孔隙水压力，减少部分挤土效应。
4检测资料
袖阀管布袋桩注浆完成28天后，采用地质钻孔进行抽芯，芯样如图1和图2所示。抽芯过后再采用挖掘机开挖，通过现场观察直接反映袖阀管布袋桩的充盈性。
图1常规袖阀管注浆芯样 图2布袋袖阀管注浆芯样
图3 常规袖阀管注浆开挖图 图4 布袋袖阀管注浆开挖图
从图1~图4常规袖阀管和布袋袖阀管的芯样图和开挖图可得布袋约束了水泥的扩散空间，避免了跑浆和串浆现象，有利于形成桩体，比常规袖阀管注浆的施工质量容易控制得多。
5 结论
1、布袋袖阀管桩外侧套一条布袋，约束了水泥的扩散空间，避免跑浆、串浆现象，利于形成桩体，相比常规袖阀管注浆的施工质量容易控制。
2、布袋外侧的塑料排水板可以快速排出浆液中部分水分，消散注浆在地基中产生的超静孔隙水压力，有效减少部分挤土效应、增加地基土强度，特别适应于已有结构物附近和已兴建高速公路的地基注浆加固[5]。
参考文献：
1．《袖阀管注浆技术在高速公路路基工程中的应用》隧道建设2006年5月
2．《袖阀管注浆法在松散地层防渗处理中的应用》 人民长江 2009年6月
3．《某高速公路袖阀管注浆法加固软弱地基总结报告》广东省航盛建设集团有限公司2008年8月
4．双阀布袋袖阀管注浆技术（专利号200910039944.9） 广东省航盛建设集团有限公司2010年2月
5．布袋袖阀管桩加固某高度速公路桥头结构物路段试验总结 广东省航盛建设集团有限公司2010年5月
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。