1、水平旋噴樁施工工法1、前言水平旋噴預支護施工技術是在常規旋噴注漿技術基礎上發展起來的一種新的施工技術。水平旋噴在國外已成功地應用于各種軟弱不良地層的預支護中，但在我國尚屬罕見。xx鐵路復線xxx隧道進、出口各13米暗洞部分，設計為拱部施作水平旋噴樁。采用TGD50型水平鉆孔旋噴機及與其配套的YZB32型液壓注漿泵，進水平旋噴樁超前預支護的施工。根據水平旋噴機的使用機理，針對風積砂地質的特點，進行了多次工藝試驗，掌握了水平旋噴在風積砂地層中的操作要領、注漿壓力、固結體直徑、漿液自止漿及旋噴樁施工精度等一系列技術參數，取得了水平旋噴固結體周圍砂體物理力學性質的變化數據。固結體開挖后，進行微單元取樣

2、化驗測試，得到了旋噴固結體的單軸抗壓強度及應力-應變關系、抗拉強度、容重等數據。在漿液配比方面，做了大量的室內外漿液配比試驗，找到了風積砂土質的最佳漿液配方。在此基礎上，于2002年4月將此工法與配套設備運用于xx鐵路復線xx隧道出口段松散風積細砂地層的超前預支護施工之中，成功地控制了隧道風積砂地層，使拱頂下沉減少了86%90%，初期支護水平收斂降低了34%65%，取得了良好的支護效果。此工法的應用，成本低，效果好，得XXXX，取得了很好的經濟效益和社會效益。見圖一：水平旋噴樁預支護示意圖；見圖二：水平旋噴樁進洞側面圖。2、工法特點2.1 該工法支護后形成的拱棚固結體可有效止水，防止漏沙及砂體

3、坍塌，限制地層及地表變形，提高地層穩定性，保證施工和支護結構的安全。2.2 TGD-50型水平旋噴機設計新穎，實現了液壓升降，水平、傾斜和豎直旋噴作業；液壓系統簡單，操作維修方便，造價合理。2.3 該工法可以根據不同的軟弱地層條件及設計要求，旋噴的各項性能參數可根據實際需要進行調整。 圖 二3、適用范圍3.1 本工法主要適用于粘性土、砂類土、泥面巖及小粒徑的砂礫層和破碎帶。3.2 本工法可靈活適應于全斷面或臺階法的不同施工方法。4、施工工藝4.1 工藝原理水平旋噴預支護工法是在不良地質隧道工作面前方，沿隧道開挖外輪廓線鉆孔，達到預定深度后，邊后退邊高壓旋噴注漿，相鄰的旋噴固結體相互搭接咬合形成

4、旋噴拱棚。4.2 為了保證地層加固效果，必須選擇合理的鉆機轉速、旋噴速度，以保證漿液和砂體的攪拌效果。4.3 施工場地的準備平整、鋪墊、夯實作業平臺，以滿足施工機械安裝和行走的需求。4.4 旋噴漿液制備4.4.1 漿液制備及輸送設備放置在旋噴鉆機附近，依次設置水泥存放臺、漿液攪拌桶、儲漿桶、高壓泵等。4.4.2 制漿工人按試驗配合比（以每桶計）嚴格向桶內注入水及水泥，每桶攪拌時間不少于2min。倒水泥時應通過篩網將紙袋雜物清除。4.4.3 漿液流入儲漿桶前過濾，桶內吸漿管也裝濾網，防止堵塞管道。儲漿桶應不停地人工攪拌以防止沉淀離析。5、工藝流程與操作要點5.1 施工順序見施工工藝流程圖：噴漿、

5、攪拌、回轉放線、定點位調平、鉆桿定位鉆進高壓泵送水旋噴、后退鉆至設計孔深到設計位置停止旋噴封孔口轉入下循環水平旋噴樁工藝流程圖 5.2 工序操作要點如下：5.2.1 測量班在旋噴工作面及洞頂測畫出隧道中線（頂部吊線兩點以上）和需用的高程點及拱頂開挖線最高點。根據設計圖紙準確地圖出鉆孔孔位。按旋噴機軌道設置需要挖出軌道底枕木坑，枕木底部填實，槽鋼軌道內沿距旋噴工作面底部50100cm，軌道與隧道中線垂直，為方便施工，軌道頂面位于臺階底部保持水平，需用儀器校正。5.2.2 旋噴次序：先鉆噴拱頂中央孔（0號孔），然后每次間隔一個孔位從上到下，左右交替（左2，右2，左4，右4）直到底部。再從上到下，左

6、右交替補噴所缺孔位（左1，右1，左3，右3），使軌道左右均勻受壓，后旋噴孔固結體能填補兩孔間空隙。5.2.3 鉆機對位：將鉆塔升高，按計算的水平旋噴機對位的參數，用垂球鋼尺量測，檢查鉆機前點和后點的高度是否與要求值吻合，即可調整鉆機的傾角及擺角，使鉆桿方向符合外插角要求。 啟動旋噴鉆機，鉆頭邊旋轉邊鉆進：鉆進中為冷卻鉆頭，減少阻力，防止砂粒進入噴嘴，用低壓低流量清水從噴嘴中噴出，中途接桿時，將輸漿管連接器連同過渡短桿卸下接裝在待裝桿尾部，再將后續桿與機上桿連接。旋轉鉆桿使接口壓縮開始鉆進，依此類推，接長鉆桿直至鉆到設計孔深后鉆機停止接桿和鉆進。 改變旋噴機旋轉方向，通知給漿后，先旋轉半分鐘再開

7、始后退。旋噴時，邊噴邊轉動邊后退，鉆桿旋轉速度調整到20r/min，旋噴端頭三根桿時后退速度為 1518cm/min，以后幾根后退速度為20cm/min。這樣就使漿液和被切割的砂體攪拌均勻混合形成一個圓柱體。中途卸桿時，先停止后退，旋噴5圈，然后通知停止送漿。卸桿完畢恢復給漿后，先旋轉35圈再后退，這樣可以防止出現斷樁。 每孔旋噴到距孔口1.5m左右時即停止旋噴，退出鉆頭后，立即用木塞包水泥袋堵住孔口，以防止漿液大量外泄。在未完全固化的柱體中插入鋼管或鋼筋，可提高其抗彎折能力。5.3 施工注意事項5.3.1 嚴格控制鉆孔深度、旋噴速度，牢記卸桿后恢復給漿時的技術要領，避免斷樁，確保旋噴樁樁長達

8、到設計值；嚴禁未達到設計深度及尚未旋噴滿的情況下進行旋噴機后退旋噴作業。5.3.2 在含水量較大的粘土層鉆進時，噴咀易發生赤地千里塞現象，當堵塞時，因沒有沖洗清水故阻力大，扭矩劇增轉速也會下降，這時應停止給進，調整速度，查明原因，待扭矩下降后再正常給進。在后退旋噴作業時，若噴咀堵塞，泥漿泵壓力表指示壓力將急劇升高，這時應停止送漿。迅速退出鉆桿和噴頭，換上新的噴頭并鉆進到原先噴射處，再正常送漿，繼續后退旋噴作業。卸下的噴頭、噴咀應立即清除堵塞物，分析堵塞原因，防止再次出現。應認真做好漿液計量工作，記錄漿液的累計噴入量；嚴禁使用配比不準確的漿液。5.3.4 旋噴流出的廢漿應經專用排漿溝縱向排出。注

9、意勿使廢漿液聚集或流經拱腳處，以免泡軟拱腳地層。 旋噴樁施工時，施工單位應認真填好施工原始記錄（見表1），嚴禁涂改及偽造。5.3.6 鉆桿裝卸與鉆進、后退必須按規定方向旋轉。5.3.7 鉆桿連接時，必須將螺紋擦拭干凈，并加裝密封墊圈。5.3.8 不允許使用彎曲或螺紋損壞嚴重的鉆桿。5.3.9 在校正鉆孔孔位時，可用夾持器協助導向，但不能加緊鉆桿，校正后夾持器必須復回原位才能開始鉆進。開始或停止鉆進動作應平穩不能太快。鉆進速度不宜過快，并應適時地加入后退動作，修正鉆頭鉆進軌跡，以提高鉆孔精度。依據地層條件合理調整給進力。5.3.11 作業過程中，應隨時清除鉆塔導軌面上的泥土雜物，加滑潤油，防止拉

10、傷導軌面。表1 水平旋噴樁施工原始記錄表 工程名稱新杏樹峁隧道工程部位洞 身 支 護起訖樁號圍巖類別I類記錄時間 年 月 日 時 機械設備樁 孔 位樁間距注漿配合比施工記錄：（勞動力組織情況及鉆進 旋噴時間 樁徑 布置參數 注漿量及水泥 水玻璃用量）6、主要材料水平旋噴樁主要材料為水泥。7、機具設備本工法的主要施工機具有TGD-50型水平鉆孔旋噴機；YZB-32型液壓注漿泵，功率60KW；另外還有漿液攪拌機、儲漿罐、高壓輸漿管、漿液混合器、濾網等。8、勞動力組織該工法施工勞動力組織主要由以下人員構成：（每班12人）8.1 工程技術人員、行政干部、旋噴司機各1人，分工負責施工現場的技術問題、施工

11、組織、施工設備操作及其維護、保養。8.2 工班長1名，負責本班組的工作。8.3 記錄員1名，負責本班組的記錄。8.4 高壓泵司機1名，負責注漿泵的操作、維護和保養。8.5 普工6名，負責施工漿液制備、裝卸鉆桿、清除廢漿等。9、質量標準9.1 影響旋噴樁質量的因素9.1.1 旋噴壓力是影響旋噴樁固結體質量的主要因素，在噴嘴參數和漿液重度不變的情況下，噴流軸上的壓力與流速的平方成正比，壓力越大，固結體的直徑越大； 漿液水灰比大小直接影響成樁固結體的強度，應由試驗室試驗后提供最佳水灰比；9.1.3 旋噴漿液與砂體的攪拌均勻程度：一般來說，旋噴漿液與砂體攪拌越均勻，其旋噴樁的強度就越高。因此，為了提高

12、旋噴樁的樁身強度有時采用控制后退旋噴速度或重復旋噴攪拌的施工工藝。9.2 質量標準9.2.1 水平旋噴樁方位精度：在均勻地層終端水平偏移平均0.3%，垂直下沉偏移幅度平均1.3%。9.2.2 水平旋樁樁體強度應大于5Mpa。9.2.3 水平旋噴樁樁徑應大于60cm。9.2.4 為了保證漿液與砂體的攪拌均勻程度，施工前必須進行工藝性試樁，其根數不少于4根。9.2.5 為了保證本工法的施工質量，施工時應嚴格執行軟弱圍巖隧道水平旋噴預支護施工細則，統一施工工藝，強化施工管理及質量意識。10、安全措施本工法機械設備以旋噴機為主，漿液靠高壓泵輸送。在施工過程中整個設備系統均有壓力，各關鍵部位均應設置安全閥與壓力表、油表、秒表，以顯示各系統壓力情況和運行情況，保證施工正常進行。為了規范人員操作，防止人為事故和機械事故發生，施工時必須遵守針對本工法制訂的TGD50型水平旋噴機安全操作規程及崗位職責。11、效益分析本工法與管棚施工相比，其成本僅為管棚施工的1/22/3。經過反復觀測，水平旋噴樁預支護能有效地控制砂體地層下沉，使隧道開挖、支護安全、快速地進行。本工法具有明顯的社會效益和經濟效益。12、工程應用實例我xx局xx承建的xxx隧道是xxx線重點、難點工程，隧道全長xx米，洞身穿越半固定沙地，風積細砂厚度大于30米，故得名為風積砂隧道。本隧道與