隧道内水平旋喷桩施工技术

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1、隧道内水平旋喷桩施工技术张斐斐方世民中铁隧道集团有限公司摘要：通过隧道内水平旋喷桩进行地层超前加固，相较地面垂直加固而言，无需阻断交通、加固针对性强、能形成较好的止水帷幕，保证了隧道掘进施工安全，为今后同类地层洞内超前地层加固处理提供了参考。关键词：洞内旋喷桩地层加固中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：一、施工概述某地铁隧道洞身通过的围岩相继有<3-3>中砂、<3-4>圆砾、<6-1>可塑状残积砾（砂）质粘性土、<6-2>硬塑状残积砾（砂）质粘性土、<12-1>全风化花岗岩、<12-2-1>强风化花岗岩六种地层。隧道上覆地层主要

2、为第四系全新统人工填筑土（Q4ml）、冲洪积粘性土及砂层（Q4al+pl）、残积粘性土层（Qel），下伏基岩为燕山期（γ53）花岗岩。地下水主要有第四系孔隙水、基岩裂隙水。岩层裂隙水较发育，广泛分布在花岗岩的中～强风化带及构造节理裂隙密集带中，局部具有承压性，地下水位埋深2.6～5.3m。由于地处繁华闹市区，地面人流集中，交通繁忙，且隧道过砂层段地质条件较差、隧道拱顶距离砂层较近，局部地方砂层已侵入隧道内，为了保证隧道过砂层段施工安全，经各方讨论决定施作隧道内水平旋喷桩对地层进行超前加固处理。二、工法概述采用水平定向钻机打设水平孔，钻进

3、至设计深度后，拨出钻杆，同时通过水平钻机、钻杆、喷嘴以大于35MPa的压力把配制好的浆液喷射到土体内,借助流体的冲击切削土层，使喷流射程内土体遭受破坏，与此同时钻杆一面以一定的速度旋转，一面低速徐徐外拔，使土体与水泥浆充分搅拌混合，胶结硬化后形成直径比较均匀，具有一定强度的桩体，从而使地层得到加固。当旋喷桩相互咬接后,便以同心圆形式在隧道拱顶及周边形成封闭的水平旋喷帷幕体。水平旋喷桩具有梁效应和土体改良加强效应，能够起到防流沙、抗滑移、防渗透的作用,保证隧道掘进安全。同时水平旋喷桩在旋喷过程中，水泥浆液能沿着地层的缝隙渗透扩散，尤其在涌

4、水量较大的地层中，水泥浆液扩散填充缝隙后起到止水的效果。三、水平旋喷桩孔位设计1、-6-根据现场地质条件及暗挖隧道所处地层位置，为确保隧道施工安全，在隧道拱部及边墙设计水平旋喷桩，形成止水帷幕，且超前支护隧道拱顶土体。2、拱部布设水平旋喷桩23根，每侧边墙布设4根；桩径为φ500mm，水平旋喷桩预导孔打设角度为5%。3、钻孔长度根据现场实际施做能力而定，长度控制在20～30m。4、由于在初期支护内进行施做，根据打设角度，可定2～3m进入初期支护断面。因此对开始阶段2～3m不进行旋喷，桩的有效长度为17～28m。水平旋喷桩空位见图01：图

5、01水平旋喷桩空位布置图四、水平旋喷桩施工技术水平旋喷桩施工工艺流程见图02：4.1施工准备1、测量放线定桩位，在隧道两侧测量放线定出两个同一里程点，隧道轴线，并在掌子面测量标出隧道开挖轮廓线，测量定出桩位，用钢筋作好桩位标志,并编好每个桩号。2、钻机安装⑴平整工作平台，铺设轨道，安装立柱。场地要求平整，并挖设排水沟。-6-⑵油泵、高压泵安装。要求场地平整，场地硬化，高压泵安装平稳，管路安装摆放整齐。3、对孔位。设备安装好后，按要求调整钻机角度、方位，对准孔位，孔位误差控制在±50mm以内。4、制定浆液。根据施工方案和技术交底要求的配比

6、配制水泥浆，浆液搅拌必须均匀。在制浆过程中应随时测量浆液比重，每孔高喷灌浆结束后要统计该孔的材料用量。浆液用高速搅拌机搅制，拌制浆液必须连续均匀，搅拌时间不小于3分钟，一次搅拌使用时间亦控制在4h以内。沉淀池钻机就位试运转泥浆配置打设水平孔废浆排放距掌子面0.5米停喷旋喷拔杆清洗高压注浆泵、钻杆灰浆搅拌、过滤终孔检查桩位测放回灌浆液高压注浆泵nYN图02水平旋喷桩施工工艺流程4.2钻进1、开孔并安装孔口管：-6-⑴开孔器开孔，采用ø130mm钻头钻进，钻进深度为0.50m；初始开孔角度根据地层情况确定，待旋喷施工1—2根桩后再根据实际情

7、况进行开孔角度的调整。⑵退出钻具，准备安装孔口管；⑶将一根直径为ø127mm、长0.8m的孔口管埋入已开好的孔内，作为孔口管，孔口管外露0.30m；⑷在撑子面植ø12mm钢筋4根，钢筋用锚固剂固结，将钢筋与孔口管焊接牢固，加固孔口管；⑸安装法兰盘和球阀。2、配制循环浆液：用膨润土配制循环浆液。3、钻孔打设：为确保钻孔质量，首应先打设1—2个探孔，查明地层变化情况及地层对钻孔角度的影响，然后根据探孔情况确定旋喷桩钻孔的打设角度。⑴检查确定孔口管安装牢固后，调整钻机，对好孔位；⑵将旋喷钻头及第一根钻杆送入孔口管内；⑶安装密封装置；⑷打开循环

8、液排出口（循环液采用膨润土、聚丙乙烯及火碱制作的泥浆）；⑸开始钻进，进孔角度按探孔确定的角度开始钻进，直到钻至设计深度；⑹通过观察循环液压力变化，检查喷嘴是否堵住。⑺钻进过程中要保持循环液压力1.0—2.0