高压旋喷桩技术在地铁隧道穿越软~流塑地层中的应用

　　摘要：南京地铁花神庙站~南京南站站区间隧道穿越软~流塑地质段。针对土层特点，施工过程中采用了地面高压旋喷桩加固、洞内打设超前小导管注浆加固等技术。施工方法具有简单、快捷，不影响洞内正常施工，优化工期、节约成本等优点，加以推广应用。

　　关键词：地铁隧道  高压旋喷桩

　　Abstract: take the temple of nanjing subway station to station tunnel between nanjing south through soft ~ flow model geological section. According to the soil characteristics, construction process using ground high pressure jet grouting pile reinforcement, playing a small hole grouting reinforcement, advance catheter technique. Construction method is simple, quick, do not affect a hole to normal construction, optimize the time limit, the cost savings and other advantages, the application.

　　Key words: the subway tunnel high pressure jet grouting pile

　　1.工程概况

　　南京地铁花神庙站~南京南站站区间未为IV~VI级围岩，其中包含软~流塑地段884.578延米，该段土层具有高压缩性、高灵敏性、强度低的特点，易产生蠕动现象，开挖后自稳能力极差，易坍塌，地面沉降难以控制。故在地表允许高压旋喷桩施工的地段采用了高压旋喷桩的施工工艺，有效地扩大了地铁施工的工作面，进而大大的提高了施工进度。

　　2.工程地质、水文概况

　　该区间隧道所穿越的软~流塑段地质情况分层情况如下：①-1素填土（松散）、②-2b-2粉质黏土（可塑~软塑）、②-2b4淤泥质粉质黏土（软塑）、②-3b3-4粉质黏土（软~流塑）、③-4e含砾粉质黏土（可硬塑）、强风化泥质粉砂岩（砂土状）、中风化泥质粉砂岩（完整块状）。

　　随着隧道线路的变化隧道开挖断面正处于②-3b3-4粉质黏土（软~流塑）、③-4e含砾粉质黏土（可硬塑）、强风化泥质粉砂岩（砂土状）三层交汇处， ②-3b3-4粉质黏土（软~流塑）、③-4e含砾粉质黏土（可硬塑）占整个隧道开挖断面的2/3以上（上部），其余均是强风化泥质粉砂岩（砂土状）。

　　3.施工工艺

　　地铁隧道矿山法施工中，穿越软流塑地段比较成熟的技术主要是大管棚技术，但是该施工工艺需要在隧道内施工，需施做扩大断面做为管棚施工的工作室，由于地质限制，且隧道开挖断面需要扩大，施工过程中存在着一定的风险。且每一循环施工时间较长，影响正常开挖。由于管棚注浆压力有限，管棚长度较大，所以注浆过程中浆液的填注范围难以控制，极易导致注浆效果达不到理想的状态。而高压旋喷桩，凭借其压力大，喷嘴可以直达预加固改良部位的优点，可以有效的达到设计之效果，所以在该工程中得到了良好的应用。

　　3.1高压旋喷桩

　　根据软~流塑土的力学特性该工程中采用二重管高压旋喷桩施工。该方法在日本被称为JSG工法，当二重注浆管钻进到土层预定深度后，通过管体侧面的两个同轴双重喷嘴，同时高压浆液和空气两种介质的喷射流冲击破坏土体。即以高压泥浆泵等高压放生装置喷射出20Mpa左右压力的浆液，从内喷嘴中喷出，并用0.7Mpa左右的压力把压缩空气从外喷嘴喷出。在高压浆液流和他外圈环绕气流的共同作用下，破坏土体的能力明显大于没有气流的单重管高压注浆法(日本成为CCP工法)，喷嘴一面喷射一面旋转和提升，最后在土中行成圆柱装固结体[1] 。采用此方法可以挤压软~流塑土体，置换出土体中的部分含水、淤泥，且水泥可以填充到土体中，从而起到加固土体的良好效果。该施工过程是在隧道开挖前进行，避免了开挖过程中对土体扰动，施工实践证明，采用高压旋喷桩施工对改良土体起到良好效果，开挖过程中地表基本无变形，且扩大了施工工作面，有效地加快了施工进度。

　　3.1.1工艺流程

　　高压旋喷桩施工主要工艺流程包括场地整平、桩机就位，浆液配制、旋转喷浆施工等工艺流程.

　　3.1.2二重管高压旋喷桩具体参数

　　高压旋喷桩采用二重管施工。桩中心距为800mm，在进入软~流塑以下1m，隧道拱顶4m以上部位进行高压旋喷加固，桩径不小于800mm。使用42.5级普通硅酸盐水泥，每延米水泥用量为305~350kg，水灰比为1:0.8~1:1，喷浆压力为15~20MPa，两个直径为1.8mm的喷嘴，喷浆量为90~140L/min，气压为0.7MPa，风量为10m3/min，钻杆提升速度为0.15m/min，钻杆转动速度10r/min。另掺水泥用量0.3%的木质素磺酸钙或三乙醇氨。

　　3.1.3施工方法

　　先进行场地平整，清除桩位处地上、地下的一切障碍物，场地低洼处用粘性土料回填夯实，并做好排浆沟。测量定位；

　　首先采用全站仪根据高压旋喷桩的里程桩号放出试验区域的控制桩，然后使用钢卷尺和麻线根据桩距传递放出旋喷桩的桩位位置，用小竹签做好标记，并撒白灰标识，确保桩机准确就位。

　　射水成孔

　　该方法插管与钻孔两道工序合二为一，即钻孔完成时插管作业同时完成。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，高压喷嘴边射水、边插管，水压力一般不超过1MPa，至设计标高后停止钻进。

　　浆液配置

　　高压旋喷桩的浆液，采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥浆液配制严格按设计要求控制为水灰比。搅拌灰浆时，先加水，然后加水泥，每次灰浆搅拌时间不得少于2分钟，水泥浆应在使用前一小时制备，浆液在灰浆拌和机中要不断搅拌，直到喷浆前。喷浆时，水泥浆从灰浆拌和机倒入集料斗时，过滤筛，把水泥硬块剔出。水泥浆通过胶管送到旋转振动钻机的喷管内，最后射出。

　　喷射注浆

　　在插入旋喷管前先检查高压设备和管路系统，设备的压力和排量必须满足设计要求。各部位密封圈必须良好，各通道和喷嘴内不得有杂物，并做高压水射水试验，合格后方可喷射浆液。

　　旋喷作业系统的各项工艺参数都必须按照预先设定的要求加以控制，并随时做好关于旋喷时间、用浆量，冒浆情况、压力变化等的记录。

　　冲洗；喷浆施工完成后，应把注浆管等机具设备采用清水冲洗干净，防止凝固堵塞。

　　3.1.4施工注意事项：

　　施工前，要求检查旋喷管的高压水与空气喷射情况，各部位密封圈是否封闭，合格后方可喷射浆液。

　　喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆量后再逐渐提升注浆管。中间发生故障时，应停止提升和旋喷，以防桩体中断，同时立即进行检查排除故障。

　　高压喷射注浆完毕后，应迅速拔出喷射管。

　　施工中做好泥浆处理，及时将泥浆运出。

　　相邻两桩施工时间间隔不小于48h，间距不小于4~6m。

　　3.1.5质量检验

　　在旋喷注浆结束28天后进行，检验桩的数量不小于已经完成桩数的2%~5%，不合格者进行补喷。

　　3.2超前小导管施工

　　高压旋喷桩注浆对土体整体的注浆效果较好，但由于地下土体特性不一，存在局部的加固效果不好的现象，为确保隧道内开挖过程中的施工安全，采用超前小导管注浆局部加固的措施。

　　结束语：

　　旋喷桩地面加固技术本身是一个比较成熟的工艺，在矿山法地铁隧道穿越软~流塑地层得到成功的应用。该施工方法简单、快捷，保证了地面公路、隧道内施工的安全，且大大的加快了施工进度，有效的保证了地铁的按期运营。

　　参考文献：

　　[1]基础工程施工手册。《基础工程施工手册》编写组[M].北京.中国计划出版社.2002

　　[2]梁炯鋆.锚固与注浆手册[M].北京.中国电力出版社.1999

　　[3]朱永全.隧道工程.[M].北京.中国铁道出版社.2005