水平旋喷搅拌桩在暗挖隧道超前支护中的应用

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翻新时间：2013-12-17

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水平旋喷搅拌桩在暗挖隧道超前支护中的应用

摘要:介绍水平旋喷搅拌桩在广州地铁暗挖隧道超前支护中的应用 ,成功解决了暗挖隧道在饱和粉细砂层中施工的难题,突破了传统矿山法超前支护理念,拓宽了传统矿山法的适用范围。

关键词:水平旋喷搅拌桩暗挖隧道超前支护饱和粉细砂层

0 前言

暗挖隧道在饱和粉细砂层中施工时,由于该地层孔隙中饱和含水,采用传统矿山法的超前小导管或大管棚注入的浆液无法均匀扩散,加上饱和粉细砂层松散,若加大注浆压力或采用劈裂注浆,浆液常呈片状、脉状扩散,不能将粉细砂固结成整体,无法形成封闭的止水帷幕,故在防止隧道坍塌、涌砂涌水等方面均难以达到预期效果。饱和粉细砂层也成为了暗挖隧道的施工瓶颈。

水平旋喷搅拌桩是近年来在垂直旋喷桩、搅拌桩基础上发展起来的一种新工艺,工程应用实例并不多见,特别在暗挖隧道超前支护中的应用就更少。水平旋喷搅拌桩在广州地铁新港东站—磨碟沙站区间(简称新磨区间)暗挖隧道超前支护中的应用,成功解决了暗挖隧道在饱和粉细砂层中施工的难题。现就工程实例进行介绍,以利该技术的推广运用。

1 工程概况2 工程及水文地质场地四周多河涌,珠江河道在其北面,黄埔涌在其南面,地下水位于地面下2.5m,与珠江水及河涌水有一定的水力联系。以中、粗砂为主的海相冲积砂层厚度较厚,属中~强透水性层,饱和含水;基岩裂隙水不发育,连通性较差,透水性较差。

3 水平旋喷搅拌桩的施工技术

3.1 成桩原理

水平旋喷搅拌桩的成桩原理是在垂直旋喷桩、搅拌桩基础上发展起来的,即在普通钻杆的旋喷头上加焊搅拌叶,钻进过程中边旋喷边搅拌,使水泥浆与土体充分混合,从而硬结形成具有整体性、不透水性且强度较高的水泥土。水平旋喷搅拌桩具有旋喷桩、搅拌桩的双重优点,对地层适用范围进一步扩大,水泥土拌合更加均匀,强度更高,止水效果更好,施工质量有保证。

3.2 施工工艺

水平旋喷搅拌桩工艺流程见图1。

3.3 施工参数4 水平旋喷搅拌桩的应用

4.1 水平旋喷搅拌桩超前支护方案

由于本段暗挖隧道洞身主要在饱和粉细砂层、中砂层、粗砂层中通过,地质条件极差,开挖时极易产生涌砂涌水现象,同时华南快速干线地面沉降要求严格,传统矿山法超前支护措施已无能为力。综合分析隧道所处地质条件,考虑到施工安全、施工工期、工程造价及对周围环境影响等因素,本段暗挖隧道采用水平旋喷搅拌桩进行超前支护,其支护方案如下:

1)在隧道开挖轮廓外施作两排水平旋喷搅拌桩,水平旋喷搅拌桩咬合形成超前支护拱壳。水平旋喷搅拌桩桩径500mm,间距为350mm,互相搭接咬合150mm,形成具有止水、挡土、加固周围地层、超前支护为一体的地下拱形连续墙。

2)为了增加超前支护水平旋喷搅拌桩的抗弯、抗剪强度,在内排水平旋喷搅拌桩中心通长插一根Ф42mm无缝钢管。

3)在隧道开挖轮廓内施作密排水平旋喷搅拌桩,全断面加固洞内土层,以确保开挖掌子面的稳定,防止涌砂涌水现象发生。洞内水平旋喷搅拌桩桩径800mm,密排布置。

水平旋喷搅拌桩在暗挖隧道中的超前支护方案见图2。

4.2 水平旋喷搅拌桩超前支护施工

本段暗挖隧道的水平旋喷搅拌桩超前支护分成两段,每段桩长41m,分别在华南快速干线两侧竖井内进行对接施工,详见图3。每根水平旋喷搅拌桩的施工严格按上述施工工艺和施工参数进行控制,并采取以下措施:

2)在内排水平旋喷搅拌桩施工完毕后立即插打Ф42mm无缝钢管。

3)在孔口1m范围内减小注浆压力,只搅拌不旋喷,以防止掌子面破坏。

4)为了防止拱部水平旋喷搅拌桩在重力作用下下沉侵限,应预先上仰1.5°,且桩位要适当外放。

5)为控制相邻水平旋喷搅拌桩分叉,要求采用刚度大的钻杆和自重大的钻机施工,并在掌子面处采用定位导向架。

6)钻至设计深度后,应继续旋喷搅拌2~3min再退钻,以保证对接接头区桩体的施工质量。

4.3 水平旋喷搅拌桩超前支护下隧道施工