水平旋噴攪拌技術在地鐵工程中的應用

陳程 邱濤

【摘 要】水平旋噴攪拌技術在地鐵工程中的應用十分廣泛，其可以有效提高地鐵隧道的支護質量。基于此，論文首先對水平旋噴攪拌技術進行闡述，進而提出該項技術在地鐵工程中的應用。

【Abstract】The application of horizontal jet grouting mixing technology in subway engineering is very extensive， which can effectively improve the support quality of subway tunnel. Based on this， the paper firstly describes the horizontal jet grouting mixing technology， and then puts forward the application of this technology in subway engineering.

【關鍵詞】水平旋噴攪拌技術;地鐵工程;隧道;應用

【Keywords】horizontal jet grouting mixing technology; subway engineering; tunnel; application

【中圖分類號】TU472? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2018）12-0147-02

1 引言

隨著我國社會經濟不斷發展，近些年四川地區大力發展地鐵事業，隧道工程數量不斷增加，在軟弱、松散、富水地層中修建隧道工程，超前預加固輔助工法得到了行業的廣泛認可。超前預加固技術主要包括大管棚、小導管、水平旋噴樁、水平攪拌樁、超前小導管預注漿等。不同工法選擇要結合工程實際的地質、水文、環境等方面進行考慮，還需要重點關注技術使用的安全性、經濟性、適用性，采用動態分析、動態設計方法。而水平旋噴攪拌技術在實際應用中更加廣泛，在四川地區地鐵工程建設中發揮著極大的效用，值得進一步推廣。

2 水平旋噴攪拌術簡介

水平旋噴注漿法是在初期導管注漿技術基礎上發展而來的一項技術，主要是通過高壓旋噴形式對水泥漿液進行壓注，從而在隧道開挖輪廓外構成一道拱形預襯砌的支護方法。水平旋噴攪拌技術是超前預加固輔助工法的一種，主要采用泵作為動力源，采用水平鉆機鉆桿、噴嘴等設備，將已經制作好的漿液噴射到土體當中，噴射流的能量可以將土體射穿，噴嘴會不斷旋轉、進退實現土體切割，使土顆粒和漿液進行混合，等到漿液凝固之后，即可形成水平圓柱形狀的水泥固體，也就是水平旋噴樁。

3 工程概況

某地鐵工程為雙線8車道，路基寬度為60m、輔道為20m，隧道設計上采用了兩條單線隧道形式，凈距離為2.5m、暗挖區間長度為80m、深埋度為5m。該工程地段地形較為平緩，是典型的砂巖基層，深埋度大（大約在20m），上覆土依次為：雜填土、淤泥質土、粉砂、粗砂，厚度分別為：3.3m、2.2m、5.5m、7.2m。工程地下水資源豐富，水位大約為2.8m。本工程的主要特點為：

3.1 地質條件差、水文條件復雜

工程暗挖隧道所處地層是雜填土、淤泥質粉砂、淤泥質土、砂礫地層，并且地下水十分豐富，升降較為明顯，具有豐富的補給，整體缺乏穩定性。隧道要穿越淤泥質粉砂、砂礫地層，由于隧道土體穩定性差、含水量大、地下水位高、容易補給，所以可能出現涌水、滲流等問題，對工程穩定以及開挖工作十分不利。

3.2 隧道埋深淺，地表沉降控制難

隧道拱頂深埋度為5m，地面上有鐵路干線。在施工過程中要求地表沉降不能影響干線正常運營，因此，對水平旋噴攪拌樁、洞室開挖要求更高。

3.3 相鄰隧道間距小，洞室開挖難度大

本工程兩個隧道之間的距離只有2.5m，所以在開挖施工中對隧道結構整體影響較大。

4 水平旋噴攪拌技術在地鐵工程中的應用

4.1 應用范圍以及技術措施

由于工程要穿越粗砂層、粉砂層，并且該地區的水資源十分豐富，在應用礦山法暗挖施工方案時，需要重點解決地下水豐富的問題，不可在開挖工程中產生漏水、漏砂等問題。這就突出了水平攪拌樁技術的優勢，其可以實現加固地層、止水帷幕等。

在實際應用中，采用全封閉水平旋噴攪拌樁技術進行支護，攪拌樁間距控制在350mm、咬合為150mm。采用環向樁間咬合搭接方法，從而構建帷幕實現止水作用，避免產生流砂、流水等問題。在鉆孔當中，要以長水平旋噴攪拌樁支護技術為主。通過采用水平鉆孔高壓旋噴在隧道上方構建拱棚，相連旋噴體之間能夠相互搭接，搭接圓周交點需要結合拱棚預定最小厚度，這就要求鉆孔工作能夠達到指定要求。為了能夠保障水平旋噴攪拌樁精度達到設計標準，要采用垂球定位、水平尺確定進入圍巖角度，采用全站儀確定隧道的中心線，明確攪拌樁的具體走向。鉆桿上增設導向管，保證鉆井的水平度。施工中做好測量工作，在能夠不損壞地下建筑的情況下，要糾正鉆孔位置，保證鉆入精度[1]。

地面隆起與地面沉降問題一樣，會直接影響地下管網安全性以及地上交通安全。通過分析可知，在攪拌過程中由于孔內形成靜壓導致地面隆起，地面隆起與覆土深度、孔內靜壓有著直接關系。在施工當中，要時刻關注鉆孔內部出漿情況，應用抽桿將孔壁冒漿通道打通，避免內部生成靜壓或控制靜壓達標，這樣即可避免地面隆起。還需要時刻關注地面沉降性，根據實際沉降情況采取下一步措施。

4.2 施工參數選擇

在采用水平旋噴攪拌樁施工當中，需要配合全站儀放線測距，按照隧道中心線向兩側放線。本工程水平旋噴攪拌樁每端鉆進長度為40m，為了避免在鉆進時產生侵限問題，可以在隧道拱部、邊墻外放300mm。考慮到預留變形問題以及施工偏差，還需要將隧道外放60mm，總共外放長度為360mm。同時，隧道下部外放60mm。為了避免在實際施工當中產生鉆頭下墜，造成隧道輪廓線被侵入，可以將拱部鉆進角度稍稍上揚（1.5°），邊墻鉆進角度稍稍外斜1°，仰拱鉆進角度不需要調整。在施工中建議先進行下部施工，之后再開展上部施工，這樣在上部施工過程中，可以使上部泥漿溢出將下部孔洞填補，提高水泥漿利用率。本工程的旋噴參數為：壓力20MPa、水灰比為0.75：1、水泥量為每米100kg、鉆進速度為每分鐘500mm。

在鉆孔與旋噴長度方面。通常旋噴要比鉆孔長度低1m，也就是距離孔洞出口1m的位置停止旋噴，避免對旋噴工作面造成損壞。旋噴長度越長，其性能越高。但是增加旋噴長度，可能無法保證鉆孔精度，固結體端部搭接工作困難。為了保證鉆孔精度，要保證旋噴前樁體間咬合度，在施工當中提高對鉆孔角度、深孔的監測工作。先進行鉆孔長度的測量，確定孔深，之后采用水平尺、垂球定位對其上揚角度確定。采用全站儀將隧道中線測量并標定，明確旋噴樁具體走向。導向管要在每8m鉆桿位置設置一個，這樣可以保證鉆進的水平性，提高鉆孔精度[2]。

4.3 施工技術要點

在準備期間，需要正確選擇旋噴攪拌機，通常根據孔洞高度確定攪拌機高度。按照工程標準開挖高程工作面，對工作平臺進行整平處理，預留好各個孔洞灌漿的機械位置。在旋噴工作面上確定隧道中線、輪廓線，并將拱頂開挖線最高點標注。在工作面上鋪設2.5m長、25×25cm斷面的枕木，如果枕木高度無法控制，則需要采用鋼絲綁扎或采用扒釘連接。在枕木上鋪設軌道，在道頂將軌道固定連接，這樣采用鉆孔機才會更加穩定。

漿液配置過程中，需要確保攪拌時間大于2min。之后按照鉆孔順序，從上到下進行鉆孔旋噴作業。要把鉆機穩固，之后結合設計中計算好的機上控制點高程以及偏角，對鉆機上鉆桿角度進行調整，保證鉆機定位的精確度。在鉆機進入到指定深度時即可進行旋噴。為了確保旋噴質量，要先預噴30s再正式施工。采用3次復噴形式，一邊旋噴一邊后退。待到一個孔洞旋噴完畢之后，采用清水將高壓泵、輸漿管路進行清洗，直到管路流出清水為止。再者，需要在工作平臺前段、中央挖一條排漿溝，讓漿液集中流入集水坑當中，沉淀之后排水，將漿液統一處理。

5 結語

綜上所述，為了推動四川地區地鐵事業的發展，必須要保證地鐵隧道工程施工質量，這也決定了地鐵行駛的安全性，這就需要全面加強對地鐵工程實際情況的分析，合理應用水平旋噴攪拌樁技術，提高隧道整體剛性。在施工中，要加強技術控制、正確選擇施工參數、掌握施工要點，從而完成隧道工程建設。

【參考文獻】

【1】鐘有信，丁銳.水平旋噴攪拌樁預支護在深圳地鐵工程的應用[J]. 土工基礎， 2012， 26（6）：8-10.

【2】劉文麗， 馬丁， 李磊磊. 水平旋噴樁施工技術在深圳地鐵施工中的應用[C].綜合軌道交通工程建設與城市化協同發展學術交流會， 2014.