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高承压富水砂层隧底注浆防喷涌技术

		点击数：	更新时间： 2025年07月06日
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上一篇：含砂地层盾构渣土减量化资源化利用技术介绍

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中国建筑一局（集团）有限公司科技创效推广应用技术名录
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（一四二）高承压富水砂层隧底注浆防喷涌技术
1. 技术背景
福州地铁4 号线一期2 标段土建8 工区位于福州市台江、晋安两区，车站采用明挖顺做，区间
隧道为盾构隧道。盾构隧道外径6.2m，内径5.5m，管片厚度0.35m，隧道埋深10~17m，整体位于含
泥中细砂层中，区间范围内地下水位埋深3~5m（承压水），区间隧道位于富水砂层中，随底注浆施
工u 过程中受地层和水位影响，易发生喷涌现象。
2. 技术简介
高承压富水砂层隧底注浆防喷涌技术，是在注浆头上部“L”形槽内放置两个密封圈，顶部焊接
垫片，袖阀钢管底部焊接锥头，顶部外丝连接球阀。通过垫片紧固两个密封圈，两个密封圈的凹槽
设计充分把水隔断在密封圈以下，锥头避免管片壁后的水、砂直接从套管底部大量流入，球阀防止
袖阀钢管预留孔洞内进来的水从套管顶部喷出，进而解决了在富水砂层中施打袖阀钢管出现涌水涌
砂的难题。本技术所需构件易得，且充分利用可周转施工的特点，可批量定制化施工。
本技术通过设置两个密封圈和一个垫片，一方面通过垫片固定两个密封圈，另一方面两个密封
圈的凹槽设计、凹槽面迎水放置、两密封圈叠放，充分把水隔断在密封圈以下，并且保证了袖阀钢
管施打的流畅性，解决了注浆头和袖阀钢管之间涌水涌沙的问题；通过在袖阀钢管底部连接锥头，
既保证了袖阀钢管施打的流畅性，又保证了管片壁后的水、砂不会直接从套管底部大量流入；通过
袖阀钢管顶部球阀的设置，防止了从袖阀钢管预留孔洞内流通的水、砂由套管顶部直接喷涌。
1—钢管；2—球阀；3—垫片；4—第一密封圈；5—第二密封圈；
6—注浆头；7—袖阀钢管；8—锥头；9—管片注浆孔
图1 隧底注浆钢袖阀管图
3. 适用范围
本技术适用于在高承压富水砂层、易发生涌水涌砂的地层中进行隧底注浆施工。
在已成型隧道底部120°范围，可利用管片预留的注浆孔进行隧底注浆，将钢袖阀管通过机械
振动打入隧底以下3m，将底部砂层整体加固，达到控制隧道地层沉降的目的。
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图2 管片背后注浆应用示意图
4. 施工工艺流程及操作要点
4.1. 施工工艺流程
工艺流程如下图所示：
图3 主要施工工艺流程图
4.2. 施工操作要点
4.2.1. 机具设备的安装准备
准备机具设备：电动水钻、电动振动锤、预制注浆头、3m 长钢袖阀管、DN32 管的球阀、注浆设
备。
4.2.2 安装预制注浆头
在已成型隧道底部120°范围，清理管片的注浆孔螺纹，将预制的带螺纹的铁注浆头扭入注浆孔，
注浆头内径为3.3cm。
4.2.3 水钻钻孔
采用3.5cm金刚石水钻机，钻穿管片注浆孔，钻入管片壁后加固层30cm，并预留一节加固层，使用
钢袖阀管钻透。
4.2.4 钢袖阀管防喷涌装置安装
（1）在预制注浆头的L形槽内叠放入两个橡胶密封圈，密封圈为凹形，将凹形朝下放入。
（2）叠放入两密封圈后，将与L形槽口顶部同直径的铁垫片焊接连接。
（3）将3m长带外丝的钢袖阀管顶部与球阀螺纹连接，球阀上在扭入20cm的带外丝的DN32铁管。
（4）将带锥头的袖阀管整体插入注浆孔。
（5）钢袖阀管顶面放置振动锤，打开振动锤，人员双手持振动锤向下压入钢管，一人手扶住钢管，
稳定住钢管，辅助将钢管送入地层内至钢袖阀管球阀底面位置。
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（6）将袖阀钢管施打到球阀接近注浆头位置，然后取下20cm的带外丝的DN32铁管。
10—注浆头上部带“L”形槽的环形钢套筒；11—注浆头下部螺纹管；
12—带外丝袖阀钢管顶部外丝；13—带外丝袖阀管孔洞
图4 注浆头内部密封圈、垫片与袖阀管防喷涌装置
4.2.5 隧底注浆加固
将带外丝的注浆管接入球阀，地面上开启注浆泵，当隧道内注浆管上的压力表有跳动时打开袖阀管
上的球阀，进行地层注浆加固。
5. 材料与设备（参考厂家）
材料组成详见图1。
6. 效益计算分析
表6.1 经济效益分析对比表
工艺人工费（元） 材料费（元）
机械费
（元）
总计（元） 实用性分析
已有异形防喷涌装
置
10×300=3000 1500×40=60000 2×1600+2×1500+2×500=7200 70200
异形防喷涌装置加工和安装
工艺复杂，需钻孔膨胀螺栓
固定防喷涌装置
改进的预制注浆头+
钢袖阀管+球阀
6×300=1800 300×40=12000 2×500+2×1500=4000 17800
改进的预制注浆头和球阀组
合，使用方便
通过对比，采用改进的预制注浆头+钢袖阀管+球阀的组合装置，单条隧道节约费用
70200-17800=52400元，4条区间隧道，隧底地层注浆加固，共分2阶段施工，节约费用约52400×2
×2=209600元。
通过上述两施工工艺对比分析在人工、材料、机械上的不同区别：人工分析首先异形防喷涌装置固
定需在管片上打设膨胀螺栓并安装橡胶垫，而预制注浆头只需通过管片预留的注浆孔通过螺栓连接
拧紧，然后异形防喷涌装置需采用水钻将混凝土管片开孔，钻至设计标高，而预制注浆头则利用管
片预留的注浆孔水钻打穿塑料套及部分同步注浆填充层，插入钢花管前异形防喷涌装置需将异形接
头套与下部结构套螺栓连接成封闭的整体再插入注浆管，才能防止喷涌，工艺复杂。
材料上采用的防喷涌装置不同，原工艺采用异形防喷涌装置在管片上安装固定，改进的防喷涌装置
采用与管片预留注浆孔同直径的通用注浆头，注浆花管均采用钢花管注浆加固隧底软弱地层；机械
上开孔均为手持水钻开孔，异形防喷涌装置开孔直径在100mm，预制注浆头开孔直径在35mm；打
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入钢花管设备不同，异形防喷涌装置采用大锤锤击的方式将钢管管打入地层，而预制注浆头采用的
人工手持电动振动器依靠振动将钢花管送入到设计标高。
7. 应用实例（典型照片）
8. 技术咨询服务单位联系方式
技术提供单位中国建筑一局集团第五建筑有限公司
主要完成人王振、赵保森、刘伟、李加加、吕朋
技术咨询联系人王振联系电话15210864953

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