柱状布袋注浆工法
(上海隧道工程股份有限公司)
柱状布袋注浆方法是软土分层注浆技术和土工织物综合应用的施工新工艺。该工艺由上海市隧道工程公司研制成功，并于1992年通过局级技术鉴定。参加鉴定会的专家一致认为，该技术在国际上未见报道，研究成果达到国内领先水平。
1 特点
柱状布袋注浆方法是以土工织物袋和注浆浆液形成似圆柱状硬化体来加固土体的软土地基加固施工工艺。
1.1柱状布袋注浆的功用
1.1.1排水作用。布袋可以形成排水通道，当土体中存在超孔隙水压力时，土中的水分会沿着织物排出土体，注浆布袋桩形成排水通道加速了土体的固结，更有利于相邻注浆布袋桩对土体的压密。此外，注浆布袋的渗水性，在受到浆液压力时，能将浆液中较稀的部分从布袋内排出，降低了布袋内水灰比，从而加速凝固，得到高密度、高强度的硬化体。
1.1.2隔水作用。浆液在布袋内的压力大于布袋周围的被动土压力，布袋的隔离作用使得浆液体得以通过膨胀布袋达到压密土体的目的，并形成较规则的注浆体。
1.1.3加筋作用。即使使用强度较低的浆液，由于布袋的抗拉强度较高。也能使注浆布袋桩起到加筋土体的作用，在软弱地层中，注浆布袋桩增加了土体的稳定性。
2 适用范围
柱状布袋注浆方法可以在以下领域得到应用：
2.1堵塞地下工程中的大面积空洞。
2.2与灌注桩等组成地下墙，作为防渗帷幕或挡土墙。
2.3形成复合地基，承受建筑物荷载。
3 工艺流程
柱状布袋注浆的工法如图1所示，其工序如下：
3.1将符合设计深度的尼龙袋套在注浆塑料管外，两端用铁丝扎紧，以保证注入袋内的浆液不从两端溢出。
3.2每隔50cm用扎绳将尼龙袋扎牢，然后连同塑料管一并放入已钻好的孔内。
3.3通过注浆泵将搅拌好的浆液自下而上逐节压入，注浆量应大于布袋套体积。
随着浆液的逐节压入，使整条尼龙袋以塑料管为轴心形成一个圆柱形的长桩。
4 材料要求
41根据设计孔深，配备一定量的塑料单向管和阀头。
4.2根据单桩深度配备大于塑料单向管的尼龙纤维袋(需乘以孔数)。尼龙袋一般选用φ300mm卷筒型，经纬尼龙袋应密集，紧凑。无明显漏洞，以保证注入的浆液能膨胀尼龙袋。
4.3选用牛筋或细铅丝作为绑扎尼龙纤维袋的扎绳。
4.4注浆用水泥宜采用普通硅酸盐水泥。标号不应低于425＃。所用水泥各项测试技术指标应符合现行国家标准，并附有质量保证书及出厂验收报告单。注浆用水泥应保持新鲜，受潮结块、颗粒大于0.5mm者不得使用。水泥品种不明，无出厂日期及质保书者不得使用。
水泥出厂期超过3个月，使用前应进行各项技术指标的复查试验，达到国标后方可使用，否则不能使用。
4.5磨细粉煤灰是该工艺的主要材料，与水泥配比量应根据工程技术方案而定。磨细粉煤灰受潮，结块后颗粒大于5mm以上者不宜使用。
4.6为保证浆液的均匀与稳定性，防止浆体过早分离及沉淀，应在拌浆时加入适量膨润土，其加入量一般不宜大于主料(即水泥+粉煤灰)的5%。
4.7为加速浆液在布袋桩内的凝固，应在拌浆时加入适量KA-1，其模数应为2.5～3．0，加入量应由小样试验确定。
4.8主料与外加剂的配比是保证浆液质量的关键。拌浆操作人员应严格按配方配料。发现失误，应立即采取措施。浆液应经过充分搅拌经筛网过滤后，再必须在不断地搅拌之中予以注浆。
4.9注浆用水应是可饮用的河水、井水及其他清洁水。含有油脂、糖类、酸性大的沼泽水、海水和工业生活废水不应采用。
5 钻孔施工
5.1根据施工组织设计对所要施工的钻孔位置进行放样，并予以复核，定位。
5.2对施工钻孔应统一编号并熟悉顺序。做到心中有数，以免发生混乱及重复。
5.3施工中由于不属人为造成的原因需要移动设计孔位时，必须征得现场技术人员同意、认可后方能实施。
5.4钻孔一般采用旋转式钻机，开孔直径一般选用110mm，以利塑料注浆管及布袋顺利送入孔内。
5.5开钻前必须用水准尺校平，保证机身四平八稳，钻孔偏斜<1%。钻进时应保持中速，遇硬层应减速慢钻，以防卡钻。
5.6为保护成孔后的孔壁，必须在成孔后灌入护壁泥浆，护壁泥浆灌入量应以溢至孔口为标准。
5.7将塑料注浆管放入尼龙袋内，管底用闷头旋紧，尼龙纤维袋应自底部上翻30cm，用铅丝扎紧三道，以免泄浆，同时每隔50cm扎一道牛筋或细铅丝，以保证布袋顺利进入孔内。上口亦应用铅丝直接扎紧于塑料注浆管上，为防止窜浆，也必须绑扎两道以上铁丝后方可注浆。
6 注浆施工
6.1注浆前应全面检查注浆设备与材料，包括注浆泵。拌浆贮浆系统、高压注浆管、压力表、水、电及其他机械零件，并用清水试泵。正式注浆后切勿随意中断，力求连续作业，以保证成桩质量。
6.2插入注浆芯管前应检查密封圈是否符合要求，发现过大或过小应及时更换，以保证浆液体能按要求进入布袋。
6.3注浆压力一般为0.3～0.5MPa。一旦超过设计压力，应及时上拔注浆芯管。注浆时应严格将注浆流量控制在10～12L／min。切忌过大。
6.4浆液配方可由：水、膨润土、粉煤灰、水泥、KA-l、KA-2等组成。
浆液基本性能应达到如下标准：
6.4.1 粘度 30″～35″
6.4.2 比重 1.4～1.5
6.4.3 析水率 <3％
6.4.4 单轴抗压强度 >2．4～2.84MPa(为期7天)
气温较高时进行注浆施工应考虑少放KA-l，具体用量必须征得现场技术负责人同意。
6.5布袋桩在向外膨胀过程中形成桩体，故注浆可紧跟钻孔依次进行，亦可根据地下土体流失情况作必要的调整。
6.6布袋桩注浆应遵循自下而上，逐节压浆的原则。提管高度一般为每节塑料注浆管高度(即33.3cm)。拆卸注浆管前应打开回流阀，以释放管内压力。
7 施工监测及质量检查
7.1钻孔应达到设计深度，其误差一般<一100mm，可根据注浆塑料管投放节数判断孔深。尼龙纤维的绑扎方法应使上下两头不泄漏浆液。
7.2布袋桩每孔压入CB浆液应为0.07m3／m×孔深。
7.3认真记录钻孔及注浆情况，并及时予以统计。
7.4每班对现拌浆液必须有3次以上随机抽样，井交有关试验部门测试各项指标。
7.5固结的布袋桩应以塑料管为轴心，形成圆筒或葫芦状桩体。
7.6原始记录应做到全面、准确，及时、如实地反映实际情况。
8 安全措施
应遵照国家颁发的《建筑安装工程安全技术规程》和上诲市建设委员会上海市市政工程局颁发的有关规定执行。
9 效益分析
由于布袋的抗拉强度较高，即使使用强度较低的浆液(如水泥：水灰比=1:4～1:6)，也能使注浆布袋桩起到加筋土体的作用，因此能大量节省水泥，从而降低工程造价。
10工程实例
迄今为止，柱状布袋注浆技术主要应用于防水堵漏、构成地下帷幕墙和充填孔隙等方面。工程应用如下所述：
10.1防水堵漏：大统路立交桥引道挡土墙堵漏工程
大统路立交桥是上海铁路新客站的配套工程，位于新客站东面，其南面坞式结构及水泥板桩接缝处因当时施工条件限制，留有一宽0.20m、深12m左右的空档，成为日后土体流失的排泄通道，在1987年6月份交付使用1年多后，由于立交桥道面下的盲沟管发生断裂，大量砂土从窨井中流失，东北侧的电缆井及人行道因此而产生严重的不均匀沉降。至1988年月初，最大沉降值达2.2m左右，对电缆井的正常使用及人行道的安全畅通构成严重的威胁。
为了防止水土的进一步流失，并制止地面的不均匀沉降，改善电缆井的受力条件，保证人行道的安全畅通，对排泄通道进行了布袋注浆加固处理。
加固方法是在坞式结构与板桩接缝的空档处设置三个布袋桩。布袋桩注浆后膨胀的直径达35cm，故能充分地将竖向长达12m、宽20cm的垂直空洞堵塞。
自1988年l0月加固后至今年已有3年多，经布袋注浆堵漏后，挡土墙外侧未发生任何沉降，经历了时间和自然灾害(大暴雨)的考验。
10.2构成地下帷幕：吴泾铁塔保护工程
吴泾热电厂的过江输水隧道盾构工作井的沉井尺寸为15.08m×l2.9m×29.6m(长×宽×深)，距沉井西南25.9m有一座60年代修建的高达91.2m的过江输电铁塔，塔基由4个承台构成，每个承台下有5根长26m的桩。由于两构作物的净距离小于沉井深度，沉井下沉对土体的扰动会波及塔基周围的土体。为保护铁塔平安，有必要采取措施，以防不测。经过反复研究和对比。决定采用φ400钻孔压注桩和布袋注浆相结合的工艺。在这个方案中，钻孔压注桩和柱状布袋注浆组成一封闭的地下帷幕墙。其中钻孔压注桩提供墙体的刚度。柱桩注浆布袋封闭地下帷幕墙。其中钻孔压注桩提供墙体的刚度。注浆布袋封闭压注桩之间的空隙，保证帷幕墙的隔离性能。
在沉井下沉期间，我们对铁塔作了严密的观测，观测结果表明：铁塔沉降仅2mm。现场观测还表明：在地下帷幕墙外侧，由于沉井下沉而导致地表有较大的沉降，而地下帷幕墙内侧的地表沉陷小于3mm。这说明：注浆布袋对于封闭桩间空隙、确保地下帷幕的挡土抗流砂作用是极为明显的。
