高压水平旋喷桩超前支护技术在铁路隧道工程中的应用

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1、万方数据现代隧道技术器善嚣墨驴LLlNG高压水平旋喷桩超前支护技术在铁路隧道工程中的应用文章编号：1009—6582(2014)02—0108—07高压水平旋喷桩超前支护技术在铁路隧道工程中的应用肖广智游旭(中国铁路总公司工程管理中心，北京10084)摘要文章介绍了高压水平旋喷桩的机理、特点、施工工艺、国内外应用情况及工程实例，提出了在隧道与地下工程中采用高压水平旋喷桩作为超前支护的适用条件及技术发展建议。关键词水平旋喷桩隧道超前支护适用条件施工工艺中图分类号：U455．7文献标识码：A1高压水平旋喷桩的机理及特点1．1高压水平旋喷桩的机理水平

2、旋喷桩成桩机理：采用水平定向钻机钻孑L，钻至设计深度后．边拨钻杆边把浆液喷射到土体内，借助流体的冲击力切削土层，改变土体结构。钻杆一边低速(20r／min)旋转，一边f速度15。30cm／min)徐徐外拔．使土体与水泥浆充分搅拌混合，胶结硬化后形成直径比较均匀、具有一定强度(0．5～8．0MPa)的桩体，从而使地层得到加固。当旋喷桩相互咬接后，便以同心圆形式在隧道拱顶及周边形成封闭的水平旋喷帷幕体。水平旋喷桩不仅具有梁效应、拱效应和土体改良加强效应，能够起到防流沙、抗滑移，保证隧道掘进安全的作用；同时在旋喷过程中．水泥浆液能沿着地层的缝隙渗透扩

3、散，尤其在涌水量较大的地层中，水泥浆液扩散填充缝隙后可起到止水效果。1．2高压水平旋喷桩技术特点(1)强度高在高压旋喷过程中，土体与水泥浆充分混合，形成一种类似混凝土的固结体．其强度比一般的水泥浆体强度高。(2)均匀性强在成桩过程中．高压水泥浆喷射流可以将较大的块状土体破碎，使其充分与水泥浆液混合，形成水泥浆液与土体较均匀的混合体。(3)可控性强水平旋喷的浆液局限在土体破坏范围内，浆液注入部位和范围可以控制，可通过调节注入参数(切削土体压力、固化材料注入速度与配比、注入量等)获得满足设计要求的固结体。(4)综合效果好具有提高复合土体强度、防渗、

4、抗滑、预支撑等多重作用。2水平旋喷技术在国内外应用情况2．1国外应用情况日本和意大利是研究开发水平旋喷技术较早的国家．意大利RODIO公司于1983年首次将水平旋喷技术用于隧道预支护，美国80年代开始使用此项技术，1987年此项技术首次在南美应用。目前，该技术在意大利、日本等国家应用较为广泛。2．2国内应用情况国内部分铁路科研和院校进行了试验研究．但修改稿返回日期：2013—12—25作者简介：肖广智(1964一)，男，教授级高级T程师，主要从事隧道与地下T程的技术管理，E-mail：xgz47897@sina．COrnI盘兰!!堂苎!塑!璺苎

5、翌!塑!!!!!兰!里堂竖V01．51．N0．2．Total．No．355Apr．2014万方数据高压水平旋喷桩超前支护技术在铁路隧道工程中的应用现代隧道技术MODERNTUNNELLINGTECHNOLOGY未进行工程推广应用。例如：铁道科学研究院于1987年在内蒙古乌兰浩特附近轻亚粘土地层中进行了水平旋喷试验：石家庄铁道学院从1994年起开始水平旋喷机的研制和水平旋喷技术的研究工作，先后在厚砂质粘土地层和松散细砂地层做过水平及倾斜旋喷工艺试验。近年来随着国内外技术交流的增进和国内隧道施工技术的发展，已有部分专业公司掌握了水平旋喷技术，并开始

6、大量工程应用，取得了非常好的效果。3采用高压水平旋喷桩在隧道内进行超前支护的适用条件结合工程实践提出．采用高压水平旋喷桩在隧道内进行超前支护的适用条件如下：流塑状、孑L隙率小、开挖后自稳能力极差的地层，如含水砂层、淤泥地层、含水全风化地层、第三系含水未成岩地层等。(1)进行高压喷浆前应检查高压注浆泵。检查钻杆接头处是否漏气，喷嘴是否堵住。(2)在孑L底高压喷浆时应停留一定时间，然后再缓慢外拔钻杆，同时高压喷浆。(3)当钻杆拔至孔口0．50m时停止注浆．关闭浆液通道，再缓慢拔出钻杆，进行封孑L作业。(4)每根高压旋喷钻杆拔出后应立即用清水高压冲洗

7、干净，避免残留浆液凝固，避免下次旋喷时残留颗粒物堵喷嘴。(5)喷浆参数：浆液水灰比一般为1：1，注浆压力一般为35～40MPa。4．4封孔喷浆至孔口掌子面0．50m时停止喷浆，卸下孑L口管最外端的密封装置，关闭循环液排出口，快速拔出钻杆和钻头，关闭大球阀，补注浆。4高压水平旋喷桩施工装备及工艺4-5清洗管道及设备在隧道内应用高压水平旋喷桩可采用国外先进成套设备，也可国内自行研发，两者都已在国内多个工程中使用。国外先进成套设备价格高，但施工效率高。进度快，适合大断面作业；国内自行研发的设备价格低，作业灵活，单台设备施工速度较慢，综合造价较低。4．

8、1施工准备(1)设备进场及检验。(2)测量放线定桩位。(3)钻机安装：平整工作平台，安装油泵、高压泵。(4)设备安装好后，按技术交底调整钻机角度、方位