旋喷桩在隧道古冲沟土石分界面段施工中的应用

韦小红

摘要：阳城隧道 1 号斜井（正洞）在古冲沟土石分界面地段施工过程中，因古冲沟段地质变化频繁，尤其在土石分界面地段，地质软硬不均，初期支护变形大，现场采用旋喷桩施工，解决了古冲沟段初支开裂变形、控制难度大，施工风险大等困难，并且安全质量得到保证。

关键词：旋喷桩；古冲沟；施工；安全

中图分类号：U457.3 文献标识码：A 文章编号：1672-9129（2017）09-108-01

Abstract： Yangcheng Tunnel No. 1 inclined shaft （hole） in the paleogully section interface of stone and earth in the construction process， because Gu Chong ditch sectiongeologicalchangesfrequently，especiallyinearthrockinterfacearea，geologicalnon-uniform，initialsupportdeformation，thejetgroutingpileconstruction， solvethepaleogullysectionofinitialsupportcrackdeformation，difficulttocontrol，constructionrisksandotherdifficulties，safetyandqualityassurance.

Key words： rotary jet pile； ancient gully； construction； safety

1 项目概况

1.1 概述。阳城隧道位于陕西省榆林市靖边县龙洲乡双城村附近，本项目为我单位增援项目，兄弟单位施工过程中因古冲沟砂质新黄土富水砂层、掌子面及边墙极易坍塌、流沙变形控制差等原因，进度严重受阻，施 工进度进展缓慢。

1.2 工程概况。根据剩余施工任務及实际进度指标，我单位主要承担 1 号斜井（DK244+377～DK245+455）860m 的正洞施工任务；其中，小里程方向 510m， 大里程方向 350m。 进场前小里程方向掌子面施工至

DK244+888，大里程方向施工至DK245+095；任务范围内穿越三道古冲沟地质，主要以含水全风化砂岩及土砂互层为主，围岩级别为 V、VI 级，最大埋深187m，最小埋深81m。

1.3 工程地质水文情况

（1）工程地质概况。施工至古冲沟土石界面时，掌子面揭示地层为砂质新黄土，黄褐色，潮湿，稍密，薄层状；粉砂，黄褐色，饱和，为富水砂层， 与土层呈互层状，且围岩变化频繁，软硬不均，应力变化，结构松散。

（2）水文地质条件。地下水受下游麦家沟水库（现已成淤积坝）人工蓄 水的影响，地下水位抬升。古冲沟内沉积含水砂、土层，顶标高 1305m，稳定地下水标高 1300m；下伏白垩系全风化砂岩，含水，根据掌子面揭示及超前地质钻探和超前深孔泄水结果分析，进口掌子面平均每天出水量约 240～

260m？，出口掌子面平均每天出水量约240～300m？，围岩含水量大。

2 方案确定

隧道洞身掌子面施工至古冲沟土石分界面时，围岩变化频繁，软硬不均，应力变化，上台阶为富水厚层砂夹薄层土；中台阶为砂层夹块石，下台阶为全风化砂岩，结构松散，开挖过程中两侧边墙及；开挖后掌子面及边 墙极易发生开裂变形，局部存在软塑变形；初期支护沉降及收敛较大，控 制难度大。为确保现场施工安全，保证施工进度，经现场会议讨论决定，采 取旋喷桩对开挖面进行加固。

3 旋喷桩施工方案

（1）旋喷桩布置。因掌子面围岩极差，开挖后涌水涌水严重，造成初支沉降及变形大，根据实际情况，拱部150°采用超前水平旋喷桩加固，中，下台阶每榀拱架节点处设置一根斜向旋喷桩。由测量组放出布孔位置，桩径600mm，桩间距为400mm，咬合200mm，外插角度3%～5%；中、下台阶每榀拱架节点处设置一根斜向旋喷桩，桩径60cm，桩长6m，内插2根4m长 Φ32 螺纹钢，与拱架及连接筋焊接牢固，旋喷桩与螺纹钢角度斜向下

45°。

（2）掌子面试桩及参数确定。为了得到适用于本施工现场地层条件参 数，必须在掌子面做现场试验。试验钻孔 2 个，钻孔分别按掌子面加固桩桩设计参数进行；水泥浆液采用 P.O42.5 普通硅酸盐水泥，水灰比 1：1。通过试验取得水平旋喷桩其他工艺参数主要指浆压、水灰比、喷嘴直径、旋 喷速度、后退速度、固结直径等。具体施工参数根据现场试验后再调整。

（3）施工准备。施工准备包括测量放样，接通电源、水源，备好材料等， 主要是场地准备。

①锚喷掌子面，旋喷前要对掌子面进行网喷混凝土封闭加固，以防掌子面在旋喷过程中受压坍塌。

②挖排浆沟，排浆沟断面为30cm×30cm，与回收装置连结。

③设备进场检查：检查各类机械是否正常。

④测量放线：在隧道两侧测量放线定出两个同一里程点，隧道轴线， 并在掌子面测量定出桩位，注意按设计预留沉降量，编好每个桩号，用钢筋作好桩位标志。

⑤钻孔旋喷机就位。钻孔旋喷机安装在轨道上后，沿轨道左右两侧移 动，将轨道压实。压实过程中用水准仪校正轨顶高程，据观察结果处理基底，使左右轨道面保持水平，然后停放在需钻孔的前方。

（4）制备浆液。根据施工方案和技术交底要求的配比配制水泥浆，浆液搅拌必须均匀。在制浆过程中应随时测量浆液比重，每孔高喷灌浆结束 后要统计该孔的材料用量。浆液用高速搅拌机搅制，拌制浆液必须连续均 匀，搅拌时间不小于 3 分钟，一次搅拌使用时间亦控制在 4h 以内。

（5）钻进。启动旋喷钻机，钻头边旋转边钻进：钻进中为冷却钻头，减少阻力，要保持护壁浆液压力1.0-2.0MPa，防止在钻进过程中，砂石堵住喷嘴，预防卡钻、粘钻及成孔质量，保证钻孔顺利进行。

（6）旋喷作业

①钻进中到设计深度后开始旋喷。为了保证端头旋喷质量，先原位旋喷0.5min，然后再開始后退，后退时旋转速度调整到20r/min。

②旋喷前 5m 时， 后退速度保持在 15 ～18cm/min， 以后可升到

20cm/min，回抽速度要经常测量校正。

③需卸管时动作要快，并要先停止回抽，旋转 5 圈停止送浆后再卸， 卸管后要尽快进管与前端连接，恢复给浆后先旋转 5 圈后再回抽。

（7）冲洗钻具管路。待旋喷完一孔后，用清水清洗高压泵及输浆管路， 等喷嘴喷出清水后再停止。

（8）废浆液处理。为防止废浆液泡软拱脚及掌子面，在工作平台前端及中央开挖一排浆沟，使浆液流到下台阶储浆桶拉出现场按规定处理。

4 旋喷桩施工优点及实施效果

4.1 旋喷桩具有以下特点

（1）强度高，因为在高压旋喷过程中，使土体与水泥浆充分混合，从而形成一种水泥土复合体。

（2）均匀性，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）适用性强。在粘土、杂填土、粉细沙、流砂地层均可施作旋喷桩施 工且可保证成桩以及咬合效果。

4.2 施工现场应用效果

（1）根据开挖面揭示：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，具有一定强度的桩体，从而使地层得到有效加固；

（2）当旋喷桩相互咬接后，便在隧道拱顶及周边形成封闭的水平旋喷 帷幕体效果良好，起到防水效果；

（3）现场水平旋喷桩施工后达到改良土体加强效应，能够起到防流 沙、抗变形、防渗透的作用；

旋喷桩在隧道施工中，最终达到“改良地层，控制变形；形成隔离，抑制水患；综合治理，保障施工安全”目的。

参考文献：

[1]浅议高压旋喷桩止水帷幕的施工质量控制[J].张兵.四川建材.2012（05）.