重慶城建控股（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 重慶 400016

正文：

前言：旋噴加固支護(hù)的技術(shù)是利用帶有噴嘴的鉆機(jī)將注漿管鉆進(jìn)至需要加固的土層位置后，用高壓設(shè)備使?jié){液或水波璃以20～70Mpa的高壓射流從噴嘴中噴射進(jìn)入到噴嘴周邊土體，同時(shí)將鉆桿向上提升，漿液與土顆粒通過(guò)高壓進(jìn)行攪拌混合 ，并通過(guò)物理、化學(xué)變化形成不同形狀的膠結(jié)體，以達(dá)到防滲和加固土體的目的。隧道旋噴樁預(yù)加固機(jī)理是在隧道洞頂開(kāi)挖面上方，合理布置鉆孔間距，鉆井施工，鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，高壓泵輸送高壓泥漿，鉆頭旋轉(zhuǎn)，同時(shí)提升，從鉆頭噴嘴，使泥漿，高速射流切割在沙子下，土壤的混合漿的射流作用下混合，最后轉(zhuǎn)化為噴射注漿缸，環(huán)之間的聯(lián)鎖相鄰氣缸，形成在開(kāi)挖表面完整性更好的旋轉(zhuǎn)噴霧列，由于高壓射流在混凝土周?chē)哂袛D壓和滲透作用，砂土、土體周?chē)探Y(jié)的物理力學(xué)性能得到明顯改善。

1 工程概況

主城排水隧道的斷面為3.0m×3.0m，進(jìn)出口段均通過(guò)沿江公路回填土層，該段沿江公路屬回填路基，回填填料級(jí)配較差 ，回填物雜亂而且松散，填筑壓實(shí)度低，地質(zhì)情況極不穩(wěn)定，進(jìn)出口段在近期發(fā)生多次垮塌。尤其在掘進(jìn)至出口段K14+393時(shí) ，隧道頂部突然發(fā)生大面積垮塌，隧道頂部覆蓋層全部垮空并出現(xiàn)冒頂，冒頂范圍為K14+392～K14+386。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)φ500自來(lái)水管和φ325天然氣管道正好位于塌方區(qū)內(nèi)，且由于土方段回填不密實(shí)，導(dǎo)致洞頂路面、及附近結(jié)構(gòu)物都出現(xiàn)明顯裂紋，路面沉降值較大，隧道的垮塌已經(jīng)對(duì)隧道上部道路及構(gòu)建筑物的安全造成嚴(yán)重威脅。

2 成因分析

隧道沿江邊公路正下方而建，該段公路施工時(shí)是采用的路肩墻，路基范圍內(nèi)均是采用的回填方式，但是該段沿江公路回填 質(zhì)量較差，回填料不符合要求，雜亂而且松散，地質(zhì)情況極不穩(wěn)定，施工過(guò)程中擾動(dòng)了回填土，這部份土體整體性差，基本無(wú) 自承能力，在開(kāi)挖區(qū)周邊無(wú)法形成穩(wěn)定的承載環(huán)，開(kāi)挖中應(yīng)力釋放形成失穩(wěn)狀態(tài)，導(dǎo)致開(kāi)挖隧道時(shí)垮塌嚴(yán)重。

3 固結(jié)支護(hù)方案

加固軟土地基主要是利用鉆機(jī)鉆至需要加固的設(shè)計(jì)地層后，采用高壓泥漿泵，通過(guò)安裝在鉆頭處的特殊噴嘴，讓鉆頭邊旋轉(zhuǎn)邊提升，噴嘴將高壓噴射水泥漿液噴向四周土體，邊旋轉(zhuǎn)邊沖擊漿液與土體進(jìn)行攪?yán)鸹旌希怪苓吰茐牡耐馏w跟水泥漿液混合而形成柱狀的固結(jié)體。根據(jù)該段路基不同的地質(zhì)情況和隧道冒項(xiàng)對(duì)己施工段及后期施工段的不同情況分別采用以下方案：加固K14+396～K14+393已支護(hù)段的方案：該段已經(jīng)進(jìn)行了初次襯砌，根據(jù)該段發(fā)生垮塌的情況，其拱頂回填不密實(shí)，通過(guò)地面壓漿方式對(duì)頂部回填不密實(shí)區(qū)進(jìn)行固結(jié)，設(shè)置注漿孔共計(jì)5個(gè)。對(duì)K14+393～K14+383垮塌加強(qiáng)段的固結(jié)方案：1）布置孔徑φ110，間距為@0.8m×0.8m梅花形，每排布7根，其中隧道兩側(cè)及軸線位置為旋噴樁，K14+393由于是本次垮塌起點(diǎn)部位，該排7根全部設(shè)為旋噴樁，其余為注漿孔；2）對(duì)兩側(cè)壁邊孔采用旋噴樁施工，形成φ500～600mm的素砼樁墻加固隧道兩側(cè)，樁長(zhǎng)原則上為自隧道底標(biāo)高以下1.5m（若遇巖石，鉆孔至巖面線起算）至頂標(biāo)高以上1.0～1.5m，懸噴長(zhǎng)度約7.5-8m；軸線位置的旋噴樁樁長(zhǎng)為頂標(biāo)高極其以上3m范圍。旋噴樁頂部以上部分空孔采用C10細(xì)石混凝土充填。 3）施工順序：先進(jìn)行鉆孔作業(yè)，至旋噴樁頂位置，開(kāi)始進(jìn)行旋噴樁施工，最后進(jìn)行空孔充填施工。對(duì)K14+383-K14+332和 K14+160-K14+210土方加固段的固結(jié)方案：除鉆孔間距變?yōu)锧0.8m×1.2m，其余均同K14+393～K14+383段。隧道上部旁邊 有一棟3層的辦公樓，在靠近辦公樓的隧道外側(cè)縱向10m范圍（共計(jì)9根）內(nèi)按間距1.2m增設(shè)一排旋噴樁，樁長(zhǎng)同側(cè)壁旋噴樁 ，樁徑φ500～600mm對(duì)其進(jìn)行加固。布孔原則：按照平面圖進(jìn)行鉆孔放線，如遇管線及構(gòu)筑物不便施工時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)作適當(dāng)調(diào)整 。

4 施工方法與工藝

4.1 旋噴樁施工

1）工藝流程：鉆機(jī)就位調(diào)整鉆機(jī)角度鉆孔插管試噴高壓噴射注漿噴射結(jié)束拔管泥漿排放處理

2）技術(shù)措施：本工程采用單管旋噴注漿法施工，要點(diǎn)如下：因施工地質(zhì)為雜填土，極易被水泡和擾動(dòng)垮蹋，因此在成孔時(shí) 采用ZT-100鉆機(jī)使用硬質(zhì)合金鉆頭鉆進(jìn)成孔，嚴(yán)格控制冷卻循環(huán)用水水量，并低速鉆進(jìn)，同時(shí)注意鉆孔的垂直度，防止偏差 過(guò)大，鉆孔位置與設(shè)計(jì)位置的偏差不得大于50mm，旋噴管的傾斜度控制在1.5%以?xún)?nèi)。漿液配制：旋噴樁采用純水泥漿，配比 為C/W=1：0.8，嚴(yán)格加水配料，控制漿液濃度，并攪拌均勻。噴射注漿技術(shù)參數(shù)：壓力20Mpa，轉(zhuǎn)速：20轉(zhuǎn)/分，提速 200～250mm/分，流量70～120L/分，注漿管外徑φ42mm。

3）旋噴施工要點(diǎn)：嚴(yán)格控制樁位、樁身長(zhǎng)度及樁頂樁底位置；噴前仔細(xì)檢查高壓設(shè)備和管路系統(tǒng)，其壓力、流量是否滿足要求，注漿管及噴嘴內(nèi)的雜物必須清理干凈，接頭密封良好；在插管和噴身過(guò)程中，當(dāng)噴管插入預(yù)定深度后由下而上進(jìn)行噴射作業(yè)，技術(shù)人員認(rèn)真檢查漿液初凝時(shí)間、壓力、旋轉(zhuǎn)提升速度、注漿流量等參數(shù)是否符合設(shè)計(jì)要求，并隨時(shí)做好記錄。注意防 止噴管被堵，拆安注漿管時(shí)動(dòng)作要快；噴射時(shí)嚴(yán)格保證旋轉(zhuǎn)和提升的連續(xù)性，拆卸鉆桿繼續(xù)旋噴時(shí)注意鉆桿搭接的長(zhǎng)度最少不低于0.2m。在噴射注漿過(guò)程中，隨時(shí)觀察冒漿情況，以及土層情況，分析噴射注漿效果和噴射參數(shù)是否合理。當(dāng)冒漿量超過(guò)注漿20%或完全不冒漿時(shí)應(yīng)查明原因并采取相應(yīng)措施，若填方段有較大空隙引起不冒漿，在漿液中摻和適量速凝劑或增大注漿量；如冒漿過(guò)大可減少注漿量或加快提升速度和回轉(zhuǎn)速度。噴射注漿作業(yè)后，由于漿液析水作用，一般均有不同程度收縮，使固結(jié)體頂部出現(xiàn)凹穴，及時(shí)用水灰比為C/W=1：08的水泥漿進(jìn)行補(bǔ)灌，同時(shí)防止其它鉆孔排除的泥土或雜物進(jìn)入。

4.2 壓漿施工：壓漿采用單管頂壓式

1）施工工藝流程：鉆孔定位成孔插管安裝止?jié){塞壓漿拔管，器械清洗。

2）技術(shù)措施及施工要點(diǎn)：用ZT-100鉆機(jī)、硬質(zhì)合金鉆頭，清水正循環(huán)、筒式鉆具成孔。施工采用小水量、低轉(zhuǎn)速成孔以防止鉆孔垮塌，施工確保鉆孔的垂直度（垂直偏差小于1.5%），嚴(yán)格控制鉆孔深度。成孔達(dá)到要求深度后，迅速插管安裝止?jié){塞進(jìn)行壓漿。漿液配制：壓漿材料采用水泥+粉煤灰，水泥：粉煤灰=1：0.5，配制嚴(yán)格按配合比配料，用高速攪拌機(jī)攪拌均 勻后才能開(kāi)始?jí)鹤?。并在注漿過(guò)程中不停頓地緩慢攪拌，漿體在泵送前應(yīng)經(jīng)過(guò)篩網(wǎng)過(guò)濾。壓漿泵為3D-5/40三缸高壓泵，壓漿 參數(shù)為流量：7～10L/S，壓力：2.5～3.0Mpa。壓漿時(shí)漿液濃度先稀后稠，定時(shí)觀測(cè)并記錄吸漿量和泵壓，并根據(jù)實(shí)際情況 及時(shí)調(diào)整壓漿和漿液濃度，當(dāng)壓漿量較大時(shí)，采用間歇式注漿法和稠漿施工或在漿液中加入1～2%的速凝劑。壓漿深度：垮塌 加固段平均8.0m，其余段平均壓漿長(zhǎng)度3m。單孔壓漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：在壓漿孔的壓漿末期，泵壓逐漸升高，當(dāng)泵量小于7L/S時(shí)管 壓在2.5～3Mpa，穩(wěn)定10～15分，可結(jié)束該孔的注漿施工；當(dāng)注入一定漿量，孔口壓力不小于0.5Mpa，若出現(xiàn)地表裂隙大量跑漿時(shí)，即可結(jié)束該孔的注漿施工。注漿完后，對(duì)于壓漿孔位以上部分空孔采用C10混凝土充填。

5 旋噴樁施工質(zhì)量控制及注意事項(xiàng)

5.1 工藝參數(shù)確定

旋噴樁施工前，在冒頂附近選擇了一塊地質(zhì)相近地塊進(jìn)行試樁試驗(yàn) ，以確定適合本項(xiàng)目旋噴樁的工藝參數(shù)。

5.2 漿液過(guò)濾

制漿時(shí)，利用過(guò)濾篩將漿液中的雜質(zhì)過(guò)濾掉，過(guò)濾后的漿液抽到貯漿桶備用;

5.3 噴漿 壓力控制

高壓泵將漿液通過(guò)高壓輸送設(shè)備輸送到鉆桿，通過(guò)噴嘴將漿液噴入土體形成旋噴柱體，壓力的大小對(duì)直接樁徑的大小起決定性作用。通過(guò)調(diào)整高壓泵的的參數(shù)來(lái)獲取不同的壓力 ，壓力應(yīng)大于試樁時(shí)所確定的壓力。

5.4 噴嘴提升速及轉(zhuǎn)速的控制

噴嘴提升速度及旋轉(zhuǎn)速度直接影響旋噴樁體樁體的質(zhì)量，施工時(shí)做到小于設(shè)計(jì)參數(shù)，過(guò)程做到連續(xù)。拆卸鉆桿時(shí)，保證搭接長(zhǎng)度不小于10cm，以免出現(xiàn)斷樁。

5.5 冒漿量控制

旋噴過(guò)程中，部分漿液會(huì)從鉆桿與土體的間隙溢出，溢出漿液噴入土體后會(huì)置換部分土體，形成的廢漿控制在漿液總量20%以?xún)?nèi)。

5.6 樁徑的控制

樁徑的大小影響因素有：地質(zhì)情況、噴漿壓力、轉(zhuǎn)速、提升速度，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)取樣分析土體的相關(guān)指標(biāo)，并通過(guò)控制噴漿壓力、轉(zhuǎn)速、提升速度等指標(biāo)來(lái)控制樁徑的大小及成樁量。

6 施工效果

通過(guò)旋噴注漿后的土體固結(jié)效果非常明顯，在后期的隧道開(kāi)挖中可以清楚的看到形成的樁體及固結(jié)環(huán)，開(kāi)挖斷面周?chē)鷩鷰r 的自承力大大增強(qiáng)，開(kāi)挖后初期支護(hù)前能形成有效的承載結(jié)構(gòu)，在隧道的掘進(jìn)中沒(méi)有再次生塌陷，為保證隧道的掘進(jìn)起到了至 關(guān)重要的作用。通過(guò)這樣的固結(jié)處理方案達(dá)到了技術(shù)上可行、施工工藝簡(jiǎn)單，費(fèi)用上投入少，加固處理的工期短、社會(huì)影響小的效果。