淺談高壓旋噴樁在淺埋隧道中的應(yīng)用

吳建標(biāo)

摘要：針對(duì)淺埋隧道極易發(fā)生冒頂塌方或地表有害下沉的特點(diǎn)，提出先利用高壓旋噴樁來(lái)加固土體，然后再開(kāi)挖隧道的方法;重點(diǎn)介紹高壓旋噴樁的施工方法。

關(guān)鍵詞：淺埋隧道;高壓旋噴樁;土體加固

1、引言

重慶市快速路三縱線北段與軌道交通五號(hào)線同軸共線段工程北起柏樹(shù)堡立交橋，南接紅巖村大橋北橋頭，為分離雙向六車道城市快速路，起訖里程K0+925.00～K2+874.986，線路全長(zhǎng)1949.986m。主要結(jié)構(gòu)物有柏樹(shù)堡立交橋剩余段、柏樹(shù)堡立交橋至紅石路隧道進(jìn)口段路基、紅石路隧道、紅石路隧道至建新西路立交段工程、建新西路立交橋。

紅石路隧道左線ZK0+544.058～ZK0+624.108段洞頂為回填土，土質(zhì)松散，原設(shè)計(jì)為明挖，但明挖放坡施工范圍大，噪音大的特點(diǎn)不適宜在城市中心地段施工，后采用先利用高壓旋噴樁來(lái)加固土體，然后再開(kāi)挖隧道的方法來(lái)施工。

2、高壓旋噴樁施工方案

高壓旋噴樁常用的方法有兩管法和三管法，本工程采用三管法施工。三管法旋噴是一種水、氣噴射、漿液灌注攪拌混合噴射的方法。即用三層噴射管使高壓水和空氣同時(shí)橫向噴射，并切割地基土體，借空氣的上升力把被破碎的土由地表排除;于此同時(shí)，另一個(gè)噴嘴將水泥漿低壓力噴射注入到被切割、攪拌的地基中，使水泥漿與土混合達(dá)到加固目的，其加固直徑可達(dá)800～2000mm，本工程高壓旋噴樁設(shè)計(jì)樁徑圍為1000mm。

2.1施工工藝參數(shù)

（1）本段地基處理采用高壓旋噴注漿法，噴射采用三管旋噴形式;

（2）旋噴樁成樁后，樁芯強(qiáng)度不小于3MPa;

（3）旋噴樁樁底至中風(fēng)化線;

（4）噴射施工時(shí)壓力不小于25Mpa。當(dāng)分段提升時(shí)搭接長(zhǎng)度不小于100mm;

（5）噴射注漿水泥采用32.5標(biāo)號(hào)砌筑水泥;

（6）水泥漿液的水灰比取1：1。

2.2施工方法

本工程旋噴樁施工采用三管法旋噴，為防止旋噴樁施工時(shí)由于相鄰兩樁施工距離太近或間隔時(shí)間太短，造成相鄰高噴孔施工時(shí)串漿，采取分批跳孔施作，鉆孔樁施工時(shí)按每間隔兩孔施作，圍護(hù)樁內(nèi)部按次序依次施工，具體施工順序依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定。根據(jù)目標(biāo)工期要求及實(shí)際情況，場(chǎng)內(nèi)配置1臺(tái)鉆孔機(jī)和1臺(tái)旋噴機(jī)進(jìn)行旋噴樁的施工。

（1）場(chǎng)地平整

先進(jìn)行場(chǎng)地平整，清除樁位處地上、地下的一切障礙物，場(chǎng)地低洼處用粘性土料回填夯實(shí)，并做好排漿溝。

（2）測(cè)量定位

首先采用全站儀根據(jù)高壓旋噴樁的里程樁號(hào)放出試驗(yàn)區(qū)域的控制樁，然后使用鋼卷尺和麻線根據(jù)樁距傳遞放出旋噴樁的樁位位置，用小竹簽做好標(biāo)記，并撒白灰標(biāo)識(shí)，確保樁機(jī)準(zhǔn)確就位。

（3）機(jī)具就位

人力緩慢移動(dòng)至指定樁位，由專人指揮，用水平尺和定位測(cè)錘校準(zhǔn)樁機(jī)，使樁機(jī)水平，導(dǎo)向架和鉆桿應(yīng)與地面垂直，傾斜率小于1.0%。對(duì)不符和垂直度要求的鉆桿進(jìn)行調(diào)整，直到鉆桿的垂直度達(dá)到要求。將鉆頭對(duì)準(zhǔn)孔位中心，同時(shí)整平鉆機(jī)，放置平穩(wěn)、水平，鉆桿的垂直度偏差不大于1%～1.5%。為了保證樁位準(zhǔn)確，必須使用定位卡，樁位對(duì)中誤差不大于5cm。就位后，首先進(jìn)行低壓（0.5MPa）射水試驗(yàn)，用以檢查噴嘴是否暢通，壓力是否正常。

（4）鉆孔及插管

鉆孔的目的是將注漿管順利置入預(yù)定位置，由于該區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，在鉆孔過(guò)程中容易塌孔、卡鉆現(xiàn)象，為保證成孔質(zhì)量，在鉆孔過(guò)程中同步跟進(jìn)鋼套管，鋼套管跟進(jìn)到位后，拔出鉆桿，然后下放等長(zhǎng)度的pvc管，下方到位后拔出鋼套管，然后旋噴樁機(jī)就位將注漿管插入孔內(nèi)進(jìn)行旋噴注漿。

（5）漿液配置

鉆孔樁機(jī)移位時(shí)，即開(kāi)始按設(shè)計(jì)確定的配合比拌制水泥漿，配制漿液選用32.5砌筑水泥，水泥漿液配制嚴(yán)格按試樁要求控制，試樁時(shí)的水灰比選取為1：1。

攪拌灰漿時(shí)，首先將水加入桶中，再將水泥倒入，開(kāi)動(dòng)攪拌機(jī)攪拌10～20分鐘，漿液在灰漿拌和機(jī)中要不斷攪拌，直到噴漿前。

噴漿時(shí)，擰開(kāi)攪拌桶底部閥門，放入第一道篩網(wǎng)（孔徑為0.8mm），過(guò)濾后流入漿液池，然后通過(guò)泥漿泵抽進(jìn)第二道過(guò)濾網(wǎng)（孔徑為0.8mm），第二次過(guò)濾后流入漿液桶中。水泥漿通過(guò)膠管送到旋轉(zhuǎn)振動(dòng)鉆機(jī)的噴管內(nèi)，最后射出。

（6）噴射注漿

在插入旋噴管前先檢查高壓設(shè)備和管路系統(tǒng)，設(shè)備的壓力和排量必須滿足設(shè)計(jì)要求。各部位密封圈必須良好，各通道和噴嘴內(nèi)不得有雜物，并做高壓水射水試驗(yàn)，合格后方可噴射漿液。

噴漿管下沉到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，停止鉆進(jìn)，旋轉(zhuǎn)不停，噴射時(shí)，高壓泥漿泵壓力增到施工設(shè)計(jì)值（20～25MPa），坐底噴漿30s后，邊噴漿，邊旋轉(zhuǎn)，水泥漿與樁端土充分?jǐn)嚢韬螅龠厙姖{邊反向勻速旋轉(zhuǎn)提升注漿管，直至距樁頂1米時(shí)，放慢攪拌速度和提升速度。

中間發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)停止提升和旋噴，以防樁體中斷，同時(shí)立即檢查排除故障，重新開(kāi)始噴射注漿的孔段與前段搭接不小于1m，防止固結(jié)體脫節(jié)。

（7）樁頭部分處理

當(dāng)旋噴管提升接近樁頂時(shí)，應(yīng)從樁頂以下1.0m開(kāi)始，慢速提升旋噴，旋噴數(shù)秒，再向上慢速提升0.5m，直至樁頂停漿面。

（8）噴漿結(jié)束與拔管：噴漿由下而上至設(shè)計(jì)高度后，停止噴漿，拔出噴漿管，噴漿即告結(jié)束，把漿液填入注漿孔中，多余的清除掉，但需防止?jié){液凝固時(shí)產(chǎn)生收縮的影響，拔管要及時(shí)，不可久留孔中，否則漿液凝固后將難以拔出。

（9）沖洗

噴射施工完成后，應(yīng)把注漿管等機(jī)具設(shè)備采用清水沖洗干凈，防止凝固堵塞。管內(nèi)、機(jī)內(nèi)不得殘存水泥漿。

向漿液罐中注入適量清水，開(kāi)啟高壓泵，清洗全部管路中殘存的水泥漿，直至基本干凈。并將粘附在噴漿管頭上的土清洗干凈。

（10）重復(fù)以上操作，進(jìn)行下一根樁的施工。

3、工程應(yīng)用

本工程在高壓旋噴樁施工完成后對(duì)成樁進(jìn)行了抽芯及樁身完成性檢測(cè)，結(jié)果顯示芯樣無(wú)側(cè)限單軸抗壓強(qiáng)度均達(dá)到了3Mpa以上，完整性良好。在施工完成后一個(gè)月后進(jìn)行了隧道開(kāi)挖，隧道開(kāi)挖過(guò)程中圍巖良好，保證了隧道開(kāi)挖的安全施工。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著市政工程在全國(guó)蓬勃發(fā)展，高壓旋噴樁在地質(zhì)處理方面的優(yōu)勢(shì)已得到了成千上萬(wàn)的工程實(shí)踐證明，成為市政建設(shè)中一種不可或缺的施工技術(shù)，然而由于我國(guó)建設(shè)重點(diǎn)從量的提升傾斜到質(zhì)的飛越時(shí)，高壓旋噴樁這種實(shí)用的施工技術(shù)也面臨著更新、改進(jìn)的挑戰(zhàn)。

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