1簡介
在松軟富水地層中進行地下工程施工，壹般采用超前預加固輔助施工方法。目前，超前預加固的主要方法有小導管預註漿、小導管預註漿、大管棚、深孔註漿、水平旋噴樁、水平攪拌樁和水平凍結等。，應根據地質條件和周圍環境，從安全性、技術經濟性、適用性和成熟的可靠性分析等方面合理選擇。
深圳地鐵大客段位於深圳主幹道深南大道正下方，單線長1 144.7 m，埋深10 ~ 19 m，分為左右兩條單線隧道，線間距13.2 ~ 17.2 m..其中SK3210 ~ SK3315段穿越不良地質段，該段埋深15 ~ 17 m，覆蓋素填土、粉質粘土、礫砂層、礫質粘性土、流塑粘性土，其中流塑粘性土侵入隧道段3 ~ 6 m..該地區土壤的自穩能力極差，土層中存在口袋，裏面充滿了水和泥砂的混合物，在隧道開挖過程中會毫無征兆地噴發，造成土壤失穩，造成危險。
由於環境限制，該路段不允許進行地表降水和灌漿加固。起初只是用小導管在隧道內進行密集註漿，但效果不佳，安全、質量、進度都無法保證，壹度處於停工狀態。2001，10 10月22日，50余位地下工程領域的專家學者齊聚深圳，攜手“把脈會診”。經綜合論證，建議首選水平旋噴樁結合小導管註漿加固的施工方案。目前工程進展順利，已完成二次襯砌，實現了“安全、經濟、快速、優質”的目標。
2水平旋噴樁加固機理及特點
水平旋噴樁以高壓泵為動力源，通過水平鉆機的鉆桿和噴嘴將配制好的漿液註入土中。射流以極大的能量射穿壹定範圍內的土壤，在噴嘴緩慢旋轉和進退的同時切割土壤，迫使土壤顆粒與泥漿混合。漿液凝固後，形成水平圓柱形水泥土固結體，即水平旋噴樁。當旋噴樁相互咬合時，在隧道拱頂和周邊以同心圓的形式形成壹個封閉的水平旋噴樁帷幕體，起到防止流砂、滑動和滲漏的作用。
水平旋噴樁具有以下特點:
(1)可控性。水平旋噴樁的漿液限制在對土體破壞的範圍內，註漿的位置和範圍是可以控制的。通過調整註漿參數(切土壓力、註漿速度和固化材料配比、註漿量等)可以獲得滿足設計要求的固結體。).
(2)統壹性。射流在能量衰減之前相遇，切割能量在碰撞點相互抵消。在大於樁中心到碰撞點距離的地方，射流沒有切土能力，固體添加均勻性好。
(3)成本低，效率高。由於註漿範圍有限，註漿量大大減少，水泥用量僅為100 ~ 150 kg/m，施工速度比大管棚或深孔註漿提高2 ~ 3倍。
(4)具有提高復合土強度、防滲、抗滑和預支護等多重功效。
3.水平旋噴樁超前預加固方案
通過室內模擬試驗、現場試驗、理論分析和專家意見，決定采用“周邊單層咬合水平旋噴樁加固(特別困難地段雙層)，輔以小導管註漿，掌子面間隔水平旋噴樁”的超前預加固方案。
3.1加固範圍
通過SIR22000地質雷達(美國GSSI公司)與洛陽鏟相結合，提前預測開挖面前方地質，根據地層邊界確定周邊水平旋噴樁預加固範圍。壹般情況下，拱部加固範圍為150，侵入隧道下部的流塑粘性土加固範圍適當調整為180 ~ 270。隧道掌子面加固範圍為開挖面臺階核心土和弧形導洞內緣。縱剖面和橫剖面見圖1和圖2。
3.2主要設計參數
周邊旋噴實體直徑500 mm，孔深15 m，考慮到無擴棚，為減少周邊斷樁工作量，僅在樁尾3.0 m範圍內成孔，不進行旋噴，實際樁長12 m，縱向搭接長度1.5 m..開口處周向間距0.33 m，終孔處0.4 m，外推角度5° ~ 8°(視地質和線路坡度而定)，相鄰實體咬合厚度加>:10 cm，施工壹根圓形旋噴樁，開挖，初期支護進尺10.5 m .為了減少前方土體滑移引起的隧道掌子面失穩，加劇結構變形和地表沈降， 隧道掌子面還布置了水平旋噴樁，樁距1 ~ 1.5 m，樁長L = L12H× Tan (45-
4每道工序的技術要點
4.1施工參數
(1)鉆桿鉆進速度:0125 ~ 0135m/min；
(2)鉆桿(軸)轉速:120 ~ 70r/min；w = 1∶1
(3)水泥漿配合比:C:017；
(4)每延米水泥用量:75kg；
(5)每節鉆桿長3 m，外徑50 mm，外徑90 mm的旋噴鉆機，單孔，孔徑2mm；
(6)噴射灌漿壓力:20 ~ 25mpa。
4.2施工準備
封閉上下臺階，噴混凝土厚度≮20 cm。準確測量中心線和標高，搭建工作平臺，在平臺上鋪竹膠合板和枕木，將鉆機、高壓泵等機具安排到位。設置臨時邊溝和廢泥漿池。
4.3泥漿制備
嚴格按照設計配合比配制水泥漿，充分攪拌均勻，攪拌時間≮3 min。泥漿從攪拌機倒入儲漿桶前，要用篩子過濾，防止泥漿出口堵塞。
4.4鉆孔和噴射灌漿
噴射灌漿施工應按照“先周邊，後掌子面”的順序進行，周邊壹次隔壹個孔，孔位自下而上左右交替。跳樁隊形，兩邊力量均衡，可以減少鉆桿偏斜造成的樁間咬合率低的問題。
根據設計的外推角度，逐孔計算每根樁的偏角和仰角，利用三維坐標精確定位鉆機。鉆孔時，要慢鉆，鉆至1 m，再以正常速度鉆至設計深度。當漿液從噴嘴噴出並達到設計壓力時，開始旋噴，樁前端原位旋噴≮ 30 s，為保證樁徑和樁間咬合，彌補目前國內水平鉆孔旋噴註漿後退速度快的不足，采用回註技術(即退壹次，進壹次，再退壹次，旋噴三次)提高固結體的增徑效果和咬合率。樁的前端受外推角度的影響。為保證強化效果，增加前端壓力或降低噴嘴旋轉提升速度。當噴射灌漿到達孔口3 m時，停止，並立即退出鉆桿，用棉紗堵塞孔口，防止漿液外漏。
4.5泥漿處理工藝
在旋噴灌漿過程中，經常會有壹定量的土粒隨部分漿液沿灌漿管管壁脫出。通過對泥漿突出的觀測，可以及時了解地層情況，判斷旋噴的總體效果，評價旋噴參數的合理性。根據經驗，漏漿量小於灌漿量的20% ~ 30%是正常的。如果超過30%或者根本沒有，就要找出原因，及時采取措施。
當旋噴流量恒定，壓力突然下降時，檢查各部位的泄漏情況，必要時拔出註漿管檢查密封性能。在不灌漿或間歇灌漿的情況下，如土壤疏松，視為正常現象，可適當復噴。如系附近有空洞，可繼續註漿或拔出註漿管，然後重新註漿至漿液沸騰，或使用速凝漿液使註漿管附近漿液凝固。
註漿量過大的主要原因是有效噴射範圍內的註漿量大大超過旋噴加固所需的註漿量。可采用增加噴射壓力(註漿量不變)或適當減小噴嘴直徑(噴射壓力不變)、加快提升和旋轉速度等措施。
5旋轉噴射加固效果
(1)試驗表明，旋噴固結體直徑為40 ~ 70 cm(地層越軟弱，樁徑越大)，平均值滿足設計要求。固結體強度接近C10素混凝土，樁間咬合率≥80%，形成良好的拱殼支撐，能承受開挖時(循環進尺0.7 m)開挖線外的土樁壓力，保證開挖安全。
(2)固結體周圍土體受到擠壓，土體孔隙比減小，抗滲性提高，初期支護滲漏明顯減少，為復合防水層和二次襯砌施工提供了良好的外部環境。
(3)地面沈降和拱頂下沈得到有效控制。地表下沈減少了565，438±0%，隧道拱頂下沈減少了54%。在SK3 355穿越燃氣管道處，采用周邊雙層旋噴樁和隧道掌子面旋噴樁進行加固。按照“短臺階、短步距、快開挖、快支護、快封閉、快通道”的施工原則，增設臨時仰拱和密集鎖腳導管，及時進行後註漿，控制塑性地層中的瓦斯管。
(4)在大至克流塑狀粘性土段，旋噴樁施工65，438+065，438+0，000延米，每根樁施工時間約2 h，循環時間3 d，月掘進進尺約30 m，遠高於采用大管棚或深孔註漿的施工進度。采用水平旋噴樁每米增加造價6 000 ~ 8 000元，低於大管棚、深孔註漿和水平凍結的造價，具有良好的技術經濟優勢。
6結束語
水平旋噴樁在我國的應用和研究起步較晚，大部分還處於試驗階段。在施工方法、數值模型、理論研究、機械選型配套等方面還有大量工作要做。隨著我國地下工程的發展，水平旋噴樁的研究將會進壹步深入。相信在不久的將來，水平旋噴樁將在地下工程的軟弱地層中逐步推廣，並大顯身手。
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