高压旋喷桩加固流塑黄土底层施工技术总结 - 图文

高压旋喷桩固化隧道湿软黄土地层施工技术总结

（吕梁环城高速公路项目部 徐云 叶朋）

摘 要 高压旋喷桩是以高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合，形成连续的水泥加固体，从而有效固结了软弱地层，提高了围岩自稳能力。梨树塔隧道通过采用高压旋喷桩加固湿软黄土地层，达到了湿软黄土隧道快速施工的目的，实践表明实施效果良好，为类似工程积累了经验。

关键词 隧道 涌泥 沉陷 湿软黄土 高压旋喷桩

1.工程概况 1.1隧道概况

梨树塔隧道为吕梁环城高速公路全线重点控制性工程，隧址区位于黄土残塬丘陵区，地形起伏较大，黄土冲沟发育。隧道最大埋深100米，最小埋深28米。左线起止里程ZK17+730～ZK18+845，全长1115m；右线起止里程K17+708～K18+870，全长1162m。隧道洞身主要位于Q2黄土和N2红粘土地层中, Q2黄土为粉质粘土，硬塑～流塑状，块状整体结构；N2红色粉质粘土，呈软塑～硬塑状，块状整体结构，夹杂有砾石和姜石层。Q2和N2界面以及N2红粘土中砾石和姜石层为两个含水层，开挖过程中出现点滴状出水，局部出现线状出水。 1.2出口右洞概况

梨树塔隧道出口右洞设计为Ⅴ级深埋围岩，超前支护采用φ42的注浆小导管，环向间距40cm，长3.5m；初期支护采用I18a钢拱架，间距为75cm，喷C25混凝土25cm，铺设φ8钢筋网片，间距20×20cm，拱墙设φ25全螺纹早强药包锚杆，长3m，纵横向间距75×100cm，每环设4根φ25锁脚锚杆；二次衬砌采用现浇C25钢筋混凝土，厚度为45cm。

2013年4月1日掌子面里程K18+600，初期支护变形沉降过大，随即会同设计院现场察看后对支护参数进行调整。K18+600～K18+520段采用双层拱架，内侧I20工字钢，外侧I16工字钢，间距60cm；二衬厚度增加至55cm。（衬砌结构图见图一）

图一 双拱架衬砌结构图

2013年6月1日，K18+560掌子面出现湿软黄土涌出、初期支护下沉，暂停掌子面掘进，拟采用盖挖法施工。6月6日挖掘机在平整场地过程中发生地表沉

陷，形成直径37米，深19米陷坑，掌子面大量涌泥，涌出量越2100m3，造成挖掘机被埋，衬砌台车剪切变形损坏。（见图二、图三）

图二 地表沉陷 图三 洞内涌泥

2.原因分析

梨树塔隧道右洞K18+560～K18+480段埋深33-40m，据钻探揭示，该段隧道大部分位于N2和Q2界面上，该界面上土层为可塑状，为潜水含水层。2011年、2012年降水量大，因该段地势为局部凹地，切地表黄土垂直裂隙发育，降雨后难以形成地表径流，易造成地面降水大量入渗，汇积于含水层中，使可塑地层转变为流塑，造成土体强度降低，致使掌子面土体涌出，地表土体形成塌坑。现场试验测得涌泥含水率为31.4%，液限为28.4%。

图四 洞顶地貌 图五 流塑黄土

3.处理方案

6月30日至7月1日，设计院邀请相关专家，会同建设单位、监理单位、施工单位，在现场调查资料的基础上，召开了梨树塔隧道专题会议，综合考虑隧址区的地形、工程地质、水文地质条件以及施工安全、工期、造价等因素，经分析论证，确定采取高压旋喷桩固化洞身湿软黄土处置方案。同时对初期支护参数调整。 3.1平整场地

测量放样处理范围，按1:0.75坡率开挖至旋喷桩桩顶标高，并回填密实K18+560处黄土塌坑，清除地表种植土、垃圾，场地平整度能够满足旋喷钻机施工行走需要。修建临时便道，保障材料正常进出场。 3.2施做洞顶防排水系统

洞顶周边低洼处设纵向截水沟，将地表水引入横向排水沟内排出，施作时，将基底夯实后进行砌筑，并根据实际地形将排水设施的设置位置、设置长度、标高等做适当调整，使之更加完善合理，防止雨水对洞顶围岩的冲刷。 3.3旋喷桩加固

高压旋喷桩设计参数：总桩数2627根，桩径60cm；桩间距，洞身段间距80cm，洞身两侧间距依次为80cm、100cm、120cm、150cm，梅花形布置。加固范围，右洞洞身两侧8m范围内；加固深度为隧道顶8m以下至仰拱底5m。高压旋喷桩注浆水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比1:1，掺水玻璃2%～3%；注浆压力不小于20MPa，桩体28d单轴抗压强度不小于5MPa，施工前现场试桩，确定最终注浆参数，根据地质条件禁止采用水钻。

高压旋喷桩分3阶段施工，第一阶段：K18+560～K18+530；第二阶段：K18+530～K18+510；第三阶段：K18+410～K18+480。施工时先进行第一阶段，通过对洞身土质围岩类型、含水量等情况分析，若洞身处于软塑至流塑状土层地段，则进行下一阶段的加固。施工时通过洞内开挖土体情况判断，三个阶段全部进行了旋喷桩处理。

图六 高压旋喷桩加固方案图

3.3.1施工方法的选择

高压旋喷桩施工有单管法、二重管法、三重管法，单管只输送喷射浆液；二重管输送喷射浆液、气两种介质；三重管输送喷射水、气、浆液三中介质。介于隧道洞身范围土体饱水，不考虑三重法，在单管和二重管之间选择，通过试桩单管法和二重管法均满足设计桩径60cm要求，在考虑施工成本的情况下，确定采用单管法。

3.3.2施工机具的选择

高压旋喷桩施工机具主要为钻机和高压注浆泵，钻机钻孔深度、输出转速、提升速度、高压注浆泵注浆压力、输出流量等参数要能够满足施工需求，此外还应配

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