旋噴樁在隧道古沖溝土石分界面段施工中的應用

韋小紅

摘要：陽城隧道 1 號斜井（正洞）在古沖溝土石分界面地段施工過程中，因古沖溝段地質變化頻繁，尤其在土石分界面地段，地質軟硬不均，初期支護變形大，現場采用旋噴樁施工，解決了古沖溝段初支開裂變形、控制難度大，施工風險大等困難，并且安全質量得到保證。

關鍵詞：旋噴樁；古沖溝；施工；安全

中圖分類號：U457.3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-9129（2017）09-108-01

Abstract： Yangcheng Tunnel No. 1 inclined shaft （hole） in the paleogully section interface of stone and earth in the construction process， because Gu Chong ditch sectiongeologicalchangesfrequently，especiallyinearthrockinterfacearea，geologicalnon-uniform，initialsupportdeformation，thejetgroutingpileconstruction， solvethepaleogullysectionofinitialsupportcrackdeformation，difficulttocontrol，constructionrisksandotherdifficulties，safetyandqualityassurance.

Key words： rotary jet pile； ancient gully； construction； safety

1 項目概況

1.1 概述。陽城隧道位于陜西省榆林市靖邊縣龍洲鄉雙城村附近，本項目為我單位增援項目，兄弟單位施工過程中因古沖溝砂質新黃土富水砂層、掌子面及邊墻極易坍塌、流沙變形控制差等原因，進度嚴重受阻，施 工進度進展緩慢。

1.2 工程概況。根據剩余施工任務及實際進度指標，我單位主要承擔 1 號斜井（DK244+377～DK245+455）860m 的正洞施工任務；其中，小里程方向 510m， 大里程方向 350m。 進場前小里程方向掌子面施工至

DK244+888，大里程方向施工至DK245+095；任務范圍內穿越三道古沖溝地質，主要以含水全風化砂巖及土砂互層為主，圍巖級別為 V、VI 級，最大埋深187m，最小埋深81m。

1.3 工程地質水文情況

（1）工程地質概況。施工至古沖溝土石界面時，掌子面揭示地層為砂質新黃土，黃褐色，潮濕，稍密，薄層狀；粉砂，黃褐色，飽和，為富水砂層， 與土層呈互層狀，且圍巖變化頻繁，軟硬不均，應力變化，結構松散。

（2）水文地質條件。地下水受下游麥家溝水庫（現已成淤積壩）人工蓄 水的影響，地下水位抬升。古沖溝內沉積含水砂、土層，頂標高 1305m，穩定地下水標高 1300m；下伏白堊系全風化砂巖，含水，根據掌子面揭示及超前地質鉆探和超前深孔泄水結果分析，進口掌子面平均每天出水量約 240～

260m？，出口掌子面平均每天出水量約240～300m？，圍巖含水量大。

2 方案確定

隧道洞身掌子面施工至古沖溝土石分界面時，圍巖變化頻繁，軟硬不均，應力變化，上臺階為富水厚層砂夾薄層土；中臺階為砂層夾塊石，下臺階為全風化砂巖，結構松散，開挖過程中兩側邊墻及；開挖后掌子面及邊 墻極易發生開裂變形，局部存在軟塑變形；初期支護沉降及收斂較大，控 制難度大。為確保現場施工安全，保證施工進度，經現場會議討論決定，采 取旋噴樁對開挖面進行加固。

3 旋噴樁施工方案

（1）旋噴樁布置。因掌子面圍巖極差，開挖后涌水涌水嚴重，造成初支沉降及變形大，根據實際情況，拱部150°采用超前水平旋噴樁加固，中，下臺階每榀拱架節點處設置一根斜向旋噴樁。由測量組放出布孔位置，樁徑600mm，樁間距為400mm，咬合200mm，外插角度3%～5%；中、下臺階每榀拱架節點處設置一根斜向旋噴樁，樁徑60cm，樁長6m，內插2根4m長 Φ32 螺紋鋼，與拱架及連接筋焊接牢固，旋噴樁與螺紋鋼角度斜向下

45°。

（2）掌子面試樁及參數確定。為了得到適用于本施工現場地層條件參 數，必須在掌子面做現場試驗。試驗鉆孔 2 個，鉆孔分別按掌子面加固樁樁設計參數進行；水泥漿液采用 P.O42.5 普通硅酸鹽水泥，水灰比 1：1。通過試驗取得水平旋噴樁其他工藝參數主要指漿壓、水灰比、噴嘴直徑、旋 噴速度、后退速度、固結直徑等。具體施工參數根據現場試驗后再調整。

（3）施工準備。施工準備包括測量放樣，接通電源、水源，備好材料等， 主要是場地準備。

①錨噴掌子面，旋噴前要對掌子面進行網噴混凝土封閉加固，以防掌子面在旋噴過程中受壓坍塌。

②挖排漿溝，排漿溝斷面為30cm×30cm，與回收裝置連結。

③設備進場檢查：檢查各類機械是否正常。

④測量放線：在隧道兩側測量放線定出兩個同一里程點，隧道軸線， 并在掌子面測量定出樁位，注意按設計預留沉降量，編好每個樁號，用鋼筋作好樁位標志。

⑤鉆孔旋噴機就位。鉆孔旋噴機安裝在軌道上后，沿軌道左右兩側移 動，將軌道壓實。壓實過程中用水準儀校正軌頂高程，據觀察結果處理基底，使左右軌道面保持水平，然后停放在需鉆孔的前方。

（4）制備漿液。根據施工方案和技術交底要求的配比配制水泥漿，漿液攪拌必須均勻。在制漿過程中應隨時測量漿液比重，每孔高噴灌漿結束 后要統計該孔的材料用量。漿液用高速攪拌機攪制，拌制漿液必須連續均 勻，攪拌時間不小于 3 分鐘，一次攪拌使用時間亦控制在 4h 以內。

（5）鉆進。啟動旋噴鉆機，鉆頭邊旋轉邊鉆進：鉆進中為冷卻鉆頭，減少阻力，要保持護壁漿液壓力1.0-2.0MPa，防止在鉆進過程中，砂石堵住噴嘴，預防卡鉆、粘鉆及成孔質量，保證鉆孔順利進行。

（6）旋噴作業

①鉆進中到設計深度后開始旋噴。為了保證端頭旋噴質量，先原位旋噴0.5min，然后再開始后退，后退時旋轉速度調整到20r/min。

②旋噴前 5m 時， 后退速度保持在 15 ～18cm/min， 以后可升到

20cm/min，回抽速度要經常測量校正。

③需卸管時動作要快，并要先停止回抽，旋轉 5 圈停止送漿后再卸， 卸管后要盡快進管與前端連接，恢復給漿后先旋轉 5 圈后再回抽。

（7）沖洗鉆具管路。待旋噴完一孔后，用清水清洗高壓泵及輸漿管路， 等噴嘴噴出清水后再停止。

（8）廢漿液處理。為防止廢漿液泡軟拱腳及掌子面，在工作平臺前端及中央開挖一排漿溝，使漿液流到下臺階儲漿桶拉出現場按規定處理。

4 旋噴樁施工優點及實施效果

4.1 旋噴樁具有以下特點

（1）強度高，因為在高壓旋噴過程中，使土體與水泥漿充分混合，從而形成一種水泥土復合體。

（2）均勻性，在成樁過程中，高壓水泥漿噴射流，可以將較大的塊狀土體 破碎，使其充分與水泥漿液混合，形成水泥漿液與土體較均勻的混合體。

（3）適用性強。在粘土、雜填土、粉細沙、流砂地層均可施作旋噴樁施 工且可保證成樁以及咬合效果。

4.2 施工現場應用效果

（1）根據開挖面揭示：土體與水泥漿充分攪拌混合，膠結硬化后形成 直徑比較均勻，具有一定強度的樁體，從而使地層得到有效加固；

（2）當旋噴樁相互咬接后，便在隧道拱頂及周邊形成封閉的水平旋噴 帷幕體效果良好，起到防水效果；

（3）現場水平旋噴樁施工后達到改良土體加強效應，能夠起到防流 沙、抗變形、防滲透的作用；

旋噴樁在隧道施工中，最終達到“改良地層，控制變形；形成隔離，抑制水患；綜合治理，保障施工安全”目的。

參考文獻：

[1]淺議高壓旋噴樁止水帷幕的施工質量控制[J].張兵.四川建材.2012（05）.