浅谈高压旋喷桩在浅埋隧道中的应用

吴建标

摘要：针对浅埋隧道极易发生冒顶塌方或地表有害下沉的特点，提出先利用高压旋喷桩来加固土体，然后再开挖隧道的方法;重点介绍高压旋喷桩的施工方法。

关键词：浅埋隧道;高压旋喷桩;土体加固

1、引言

重庆市快速路三纵线北段与轨道交通五号线同轴共线段工程北起柏树堡立交桥，南接红岩村大桥北桥头，为分离双向六车道城市快速路，起讫里程K0+925.00～K2+874.986，线路全长1949.986m。主要结构物有柏树堡立交桥剩余段、柏树堡立交桥至红石路隧道进口段路基、红石路隧道、红石路隧道至建新西路立交段工程、建新西路立交桥。

红石路隧道左线ZK0+544.058～ZK0+624.108段洞顶为回填土，土质松散，原设计为明挖，但明挖放坡施工范围大，噪音大的特点不适宜在城市中心地段施工，后采用先利用高压旋喷桩来加固土体，然后再开挖隧道的方法来施工。

2、高压旋喷桩施工方案

高压旋喷桩常用的方法有两管法和三管法，本工程采用三管法施工。三管法旋喷是一种水、气喷射、浆液灌注搅拌混合喷射的方法。即用三层喷射管使高压水和空气同时横向喷射，并切割地基土体，借空气的上升力把被破碎的土由地表排除;于此同时，另一个喷嘴将水泥浆低压力喷射注入到被切割、搅拌的地基中，使水泥浆与土混合达到加固目的，其加固直径可达800～2000mm，本工程高压旋喷桩设计桩径围为1000mm。

2.1施工工艺参数

（1）本段地基处理采用高压旋喷注浆法，喷射采用三管旋喷形式;

（2）旋喷桩成桩后，桩芯强度不小于3MPa;

（3）旋喷桩桩底至中风化线;

（4）喷射施工时压力不小于25Mpa。当分段提升时搭接长度不小于100mm;

（5）喷射注浆水泥采用32.5标号砌筑水泥;

（6）水泥浆液的水灰比取1：1。

2.2施工方法

本工程旋喷桩施工采用三管法旋喷，为防止旋喷桩施工时由于相邻两桩施工距离太近或间隔时间太短，造成相邻高喷孔施工时串浆，采取分批跳孔施作，钻孔桩施工时按每间隔两孔施作，围护桩内部按次序依次施工，具体施工顺序依据现场实际情况确定。根据目标工期要求及实际情况，场内配置1台钻孔机和1台旋喷机进行旋喷桩的施工。

（1）场地平整

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。

（2）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。

（3）机具就位

人力缓慢移动至指定桩位，由专人指挥，用水平尺和定位测锤校准桩机，使桩机水平，导向架和钻杆应与地面垂直，倾斜率小于1.0%。对不符和垂直度要求的钻杆进行调整，直到钻杆的垂直度达到要求。将钻头对准孔位中心，同时整平钻机，放置平稳、水平，钻杆的垂直度偏差不大于1%～1.5%。为了保证桩位准确，必须使用定位卡，桩位对中误差不大于5cm。就位后，首先进行低压（0.5MPa）射水试验，用以检查喷嘴是否畅通，压力是否正常。

（4）钻孔及插管

钻孔的目的是将注浆管顺利置入预定位置，由于该区域地质构造复杂，在钻孔过程中容易塌孔、卡钻现象，为保证成孔质量，在钻孔过程中同步跟进钢套管，钢套管跟进到位后，拔出钻杆，然后下放等长度的pvc管，下方到位后拔出钢套管，然后旋喷桩机就位将注浆管插入孔内进行旋喷注浆。

（5）浆液配置

钻孔桩机移位时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆，配制浆液选用32.5砌筑水泥，水泥浆液配制严格按试桩要求控制，试桩时的水灰比选取为1：1。

搅拌灰浆时，首先将水加入桶中，再将水泥倒入，开动搅拌机搅拌10～20分钟，浆液在灰浆拌和机中要不断搅拌，直到喷浆前。

喷浆时，拧开搅拌桶底部阀门，放入第一道筛网（孔径为0.8mm），过滤后流入浆液池，然后通过泥浆泵抽进第二道过滤网（孔径为0.8mm），第二次过滤后流入浆液桶中。水泥浆通过胶管送到旋转振动钻机的喷管内，最后射出。

（6）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。

喷浆管下沉到达设计深度后，停止钻进，旋转不停，喷射时，高壓泥浆泵压力增到施工设计值（20～25MPa），坐底喷浆30s后，边喷浆，边旋转，水泥浆与桩端土充分搅拌后，再边喷浆边反向匀速旋转提升注浆管，直至距桩顶1米时，放慢搅拌速度和提升速度。

中间发生故障时，应停止提升和旋喷，以防桩体中断，同时立即检查排除故障，重新开始喷射注浆的孔段与前段搭接不小于1m，防止固结体脱节。

（7）桩头部分处理

当旋喷管提升接近桩顶时，应从桩顶以下1.0m开始，慢速提升旋喷，旋喷数秒，再向上慢速提升0.5m，直至桩顶停浆面。

（8）喷浆结束与拔管：喷浆由下而上至设计高度后，停止喷浆，拔出喷浆管，喷浆即告结束，把浆液填入注浆孔中，多余的清除掉，但需防止浆液凝固时产生收缩的影响，拔管要及时，不可久留孔中，否则浆液凝固后将难以拔出。

（9）冲洗

喷射施工完成后，应把注浆管等机具设备采用清水冲洗干净，防止凝固堵塞。管内、机内不得残存水泥浆。

向浆液罐中注入适量清水，开启高压泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直至基本干净。并将粘附在喷浆管头上的土清洗干净。

（10）重复以上操作，进行下一根桩的施工。

3、工程应用

本工程在高压旋喷桩施工完成后对成桩进行了抽芯及桩身完成性检测，结果显示芯样无侧限单轴抗压强度均达到了3Mpa以上，完整性良好。在施工完成后一个月后进行了隧道开挖，隧道开挖过程中围岩良好，保证了隧道开挖的安全施工。

4 结语

随着市政工程在全国蓬勃发展，高压旋喷桩在地质处理方面的优势已得到了成千上万的工程实践证明，成为市政建设中一种不可或缺的施工技术，然而由于我国建设重点从量的提升倾斜到质的飞越时，高压旋喷桩这种实用的施工技术也面临着更新、改进的挑战。

参考文献：

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[2]JTJF80/1-2004《公路工程质量检验评定标准》[S].

[3]JGJ79-2012《建筑地基处理技术规范》[S].

[4]GB50300-2013《建筑工程施工质量验收统一标准》[S].