水平旋喷桩施工技术在暗挖隧道下穿 既有城铁车站工程中应用

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1、水平旋喷桩施工技术在暗挖隧道下穿既有城铁车站工程中应用　　摘要：本文介绍了水平旋喷桩施工技术在某市北三环热力外线隧道下穿城铁某车站工程的应用情况，阐述了控制地面沉降及施工精度等技术措施，以作为同类工程施工的借鉴。关键词：水平旋喷桩超前支护精度沉降中图分类号：TU472.3+6文献标识码：A前言：目前所谓的旋喷，大多指垂直旋喷而言，且多用于基坑防护、病害治理或作为桩基使用，很少在挖掘隧道时用作水平方向的超前支护。某市北三环热力外线隧道下穿城铁某车站工程水平旋喷桩应用于暗挖隧道的超前支护中，实现了工艺上的突破，为软弱围岩中施工暗挖

2、隧道提供了一种新型的超前支护手段，在工艺工法上开辟了一条新路。1．水平旋喷桩止水加固技术原理8水平旋喷桩是以高压泵为动力源，通过水平钻机钻杆将带有特殊喷嘴的注浆管置入土层的预定位置后，喷嘴把配置好的浆液喷射到土体内，喷射流以巨大的能量将一定范围内的土体射穿，并在喷嘴作缓慢旋转和进退的同时切割土体，强制土颗粒与浆液搅拌混合，待浆液凝固后，形成水平圆柱状水泥土固结体即水平旋喷桩。当旋喷桩相互结合后，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，起到防流沙、抗滑移、防渗透的作用。2．工程概况热力线路隧道因周围环境条件限制，

3、需从车站下横穿而过，该段热力线路在下穿段以隧道形式通过，隧道拱顶与车站基础底距离约1.817m，详见图1隧道横断面图。为保证隧道开挖安全及无水作业，沿隧道周边设两排水平咬合旋喷桩进行土体加固，并形成止水屏障。旋喷桩直径350mm，内外桩间咬合100mm，各排桩间咬合100mm。旋喷桩布置形式见图2旋喷桩布置横断面图。热力隧道底层为人工堆积的粘质土层，主要成分为砖块、灰渣、碎石等，层厚3．80～5．10m，层底标高为39．16～40．20m。其下为第四纪沉积的粉质粘土层，层厚7．50～9．00m，层底标高为30．46～32．30

4、m。场区内地下水类型属于上层滞水，水位埋深4．65～5．0m，标高39．15～39．61m。83．设计概况3.1桩长、桩径的确定主要根据钻机的能力，即钻机的扭矩和钻杆的刚度而定；隧道下穿段共48米，考虑实行两端对打的方式以及市场现有钻机参数，桩长确定为24m与26m,搭接2m,桩径为350mm。3.2旋喷拱体厚度、咬合厚度的设计计算只有当拱体结构有足够的强度，足以承受地压、水压和上部荷载时，才能保证工程隧道内的顺利开挖。拱体厚度可按下式计算：B为拱体厚度（ｍ）；为隧道半径（ｍ）；为旋喷桩固结体允许强度（kPa）；为作用于拱外缘

5、的压力（kPa）。多排孔位值m可按下式计算：按上式计算所得的B值较大，超过单根旋喷直径，则按下式作多排孔布置孔位：m为布置孔位的排数，应取整数；B为拱体厚度（ｍ）；b为旋喷有效厚度（ｍ）；根据确定的排数在据上式调整b的取值。咬合厚度可按下式计算（如右图）：8L为水平旋喷桩孔间距（m）；b为单排桩有效厚度（m）；R为旋喷桩半径（ｍ）。3.3坡度设计由于高压浆对土体的切削及钻杆本身重力，钻头在钻进过程中会发生明显下移，为此对内侧上拱120度范围内的旋喷桩，预先上仰1.5％的设计坡度，外侧按水平旋喷施工。3.4设计施工参数表1旋喷施

6、工主要参数4.水平旋喷桩施工4.1施工工艺流程见图3水平旋喷桩施工工艺流程图。4.2施工精度控制（1水平偏差的控制:下仰偏差采取预先上仰进行控制，上仰角根据实际情况确定。（2）控制分叉偏差:为控制偏差，采用了不易弯曲的60钻杆和自重大的200～300型水平水泥土钻机，预先做水泥土旋喷定位，掌子面做定位导向架控制。8（3）桩搭接不够:一旦发现桩搭接不够，采取在洞内进行定喷的方法进行补救。4.3施工沉降分析根据实地现场调查，并根据设计院提供和平里车站结构图、车站建筑图，对其产生原因进行分析，主要有以下两方面：(1)车站结构自身沉降

7、本工程施工前，站厅一层北一跨内共统计10条裂缝，道床统计3条裂缝。原因分析如下：该车站地质条件复杂，存在不均匀沉降的隐患，从原有裂缝调查已暴露出不均匀沉降问题,各种迹象表明，不均匀沉降还未稳定，裂缝仍在发展。(2)旋喷桩施工引起①旋喷桩施工速度过快，压力释放不均匀；②从旋喷桩施工记录统计分析，相邻桩施工间隔时间较短，先施工桩未能及时承力，土体中压力未能及时释放，在连续作业下导致压力累加效应。③从结构柱和道床的变形观测资料(图4结构柱与道床变形随时间变化曲线)可看出，旋喷桩整个施工期间变形比较平稳，完全在控制范围内。8④从裂缝的

8、变化规律看，裂缝在施工期间，有部分裂缝增大、有部分裂缝减小，也说明施工期间地基不均匀沉降在发生变化，参见图5，图中可看出裂缝在原始值左右波动；4.4沉降控制保证措施综合以上对变形观测资料分析及裂缝的原因分析，特制定了相应的后续施工保证措施:(1)减慢施工速度：采用1台机械设备