地鐵盾構始發端頭地層旋噴加固施工技術

姚念軍

摘要：文章通過西安地鐵某站盾構始發端頭地層旋噴加固施工，闡述了單管旋噴注漿法加固地層施工技術在地鐵施工中的應用。

關鍵詞：地鐵施工；盾構始發端頭；地層旋噴加固；單管旋噴注漿法；工程地質；水文地質 文獻標識碼：A

中圖分類號：U455 文章編號：1009-2374（2015）23-0113-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.23.058

1 概述

西安地鐵某車站為地下兩層島式車站，盾構始發端頭位于勞動路站西端，為了保證盾構始發時盾構井土體的穩定，此處采用旋噴樁對地層進行加固。

2 工程地質和水文地質

2.1 工程地質

工程所在地為皂河二級階地，根據地質鉆探揭露，地基土的組成自上而下為：人工填土；晚更新統風積新黃土、殘積古土壤；晚更新世及中更新統沖積粉質黏土及砂類土等。

2.2 水文地質

車站淺部主要地層為第四系晚更新統風、殘積和沖、洪積層。地下水穩定水位埋深約9.5～10.3m，穩定地下水標高為390.71～391.52m。豐水期（10～3月）間，地下水位會有所上升；旱季期間，地下水位會有所下降，水位年變化幅度約2m。地下水位主要為第四系空隙潛水，第四系空隙潛水補給源主要為大氣降水、地下徑流與生活排污滲入補給。地下水流向為自南向北。

3 設計與施工參數

盾構始發井處地層采取梅花形布置的Φ800@600旋噴樁進行土體加固。加固范圍：長6m，寬為左右線邊線外側各3m之間的范圍，加固深度范圍為隧道頂3m及隧道底3m。旋噴樁的主要工程數量為實樁4416m、空樁1840m。如圖1所示：

4 施工工藝和施工方法

4.1 旋噴樁施工工藝流程

旋噴樁施工工藝流程圖如圖2所示：

4.2 施工方法

4.2.1 清理場地。采用人力或機械平整場地，并挖好排污池及排污溝，采用明顯標志放出樁點。

4.2.2 鉆機就位。移動鉆機到設計孔位，調整好鉆機的垂直度，使鉆頭對準樁點，為防止鉆桿傾斜，可加重鉆桿的底部重量，并在鉆進過程中用水平尺隨時進行檢查。

4.2.3 射水試驗。鉆機就位后進行低壓射水試驗，壓力控制在0.5MPa，以檢查噴嘴是否暢通。

4.2.4 鉆孔。（1）鉆進。將已調試好的鉆機，移至設計孔位，并調整好垂直度，使鉆頭對準設計樁位中心。射水試驗合格后，即可開鉆；（2）鉆孔前應先調試鉆機、泥漿泵，讓設備正常運轉。校驗鉆桿長度，確保孔底標高滿足設計深度；（3）采用比重為1.2～1.3的護壁泥漿；（4）應對鉆孔垂直度進行檢查，保證成孔偏斜率控制在1%以內；（5）鉆孔過程中做好鉆孔記錄，保證鉆孔深度，以指導后期注漿施工參數。

4.2.5 制漿。（1）采用合格的42.5號普通硅酸鹽水泥、自來水，按選定的配合比進行配制；（2）按確定的配合比，首先將水加入桶內，再加入水泥，開動攪拌機拌合10～20min，經過濾網流入泥漿地，再用泥漿泵抽進過濾篩，進行第二次過濾，之后流入泥漿桶的漿液經高壓泵加壓，再用高壓管送至鉆機進行旋噴。

4.2.6 旋噴。

第一，主要技術參數：漿液壓力大于20MPa，漿液比重1.3～1.49，旋轉速度以20r/min為宜，提升速度0.2～0.25m/min，噴嘴直徑2～4mm。高壓泥漿泵壓力大于20MPa。注漿管外徑42mm。噴嘴直徑4mm。高壓膠管直徑19mm。提升速度200～250mm/min。漿液材料及配比42.5#普硅水泥，水灰比1∶1。

第二，旋噴作業：（1）成孔到達設計深度后，用噴射注漿管插入預定位置。在插管過程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，需要邊射水邊插管，水壓控制在1MPa以內，避免壓力過大，將孔壁射穿。高壓水噴嘴要用塑料布包裹好，避免泥土進入管內；（2）注漿應自下而上、均勻提升，注漿過程中應保證注漿量和注漿壓力符合設計要求，確保管路筒的密封和暢通；（3）漿液應進行嚴格的過濾，防止噴射作業時堵塞，漿液水灰比為1∶（1～1.5），并根據實際情況調整；（4）經常用比重計測試漿液密度，當密度指標超標時，應立即停止噴注，并調整密度后進行繼續噴射；（5）噴射過程中，應經常檢查泥漿泵的壓力、鉆機鉆速、漿液流量，當冒漿量超過注漿量的20%時，需提高注漿壓力或復噴進行處理。如果不冒漿，則通過減緩提升速度或加大注漿量進行處理；（6）在噴射作業完成后應采用靜壓注漿，用漿液把孔注滿，并將冒漿回灌至孔內，直到漿液面穩定為止；（7）地層加固范圍和加

固深度應滿足設計及規范要求。

第三，拆除鉆桿：在旋轉過程中，當第一根鉆桿提出地面后，立刻停止壓漿，待壓力下降后，應迅速拆除鉆桿。在提升到設計樁頂標高時，為避免漿液與土在拌合機混合后出現漿液出現縮水而造成旋噴樁頂部凹穴，需進行1～2mm的低壓補噴。

4.2.7 沖洗。補噴完成后，進行低壓射水沖洗鉆桿和噴嘴后，方可移動鉆機。

4.2.8 移開鉆機。當一根樁旋噴完畢后，就可移開鉆機，進行下一根樁的旋噴作業。

4.3 試樁

在正式施工前需要先進行試樁，并采取鉆孔取芯的方法對旋噴效果進行檢驗。同時根據旋噴記錄，估算旋噴樁的半徑等參數是否滿足設計要求，如不能滿足要求則需要從相關工藝和參數上加以調整改進。

4.4 在操作過程中需要注意的事項

4.4.1 根據設計樁位進行放樣定位，樁位中心誤差不得大于5cm。

4.4.2 鉆機或噴射機組就位后，應使立軸或轉盤與孔位中心對正，且成孔偏斜率不大于1%。

4.4.3 采用射水成孔時，應用低壓（小于2MPa）水流將噴管送至設計孔深后可進行高壓噴射注漿施工。endprint

4.4.4 在旋噴樁施工區最外圍的一排樁采用1、5、9……間隔跳打的方法進行施工，圍內部采用不跳樁按次序施工。

4.4.5 中間發生故障時，應停止提升和噴射以防樁體中斷，同時立即進行檢查并排除故障，如發生漿液噴射不足而影響樁體的設計直徑，還應進行復噴。

4.4.6 水泥漿液應進行嚴格的過濾，防止噴射作業時發生堵塞。

4.4.7 應定期測試水泥漿液密度。漿液水灰比為1∶1時，其相應漿液密度為1.5g/cm3，當施工中漿液密度超出上述指標時，應立即停止噴注，并調整至上述正常范圍后方可繼續噴射。

5 質量控制措施

（1）做好施工前的技術交底工作，并切實加強材料的管理，嚴格按照施工參數及有關規范進行施工，并做好注漿施工記錄及把好質量關；（2）旋噴前應該檢查高壓設備和管路系統，確保注漿壓力與流量滿足設計要求；（3）施工前應先施工一組試樁（三根），以確定具體的施工參數。鉆孔傾斜度不得大于1%，樁定位偏差應≤5cm，以防止帷幕產生開叉而漏水；（4）在地層深層旋噴時，應先噴漿后旋轉提升，以防止漿管被扭斷。噴射注漿過程中，如發現孔口冒漿過大或過小，應分析原因并采取相應對策，以確保成樁質量。鉆桿的旋轉和提升必須連續不中斷。在旋噴過程中應防止水泥漿沉淀而導致漿液濃度降低；（5）在施工噴漿過程中，通過卸管來清理管內的障礙物處理堵管現象，并在重新開始旋噴時與原樁頭搭接長度應不少于0.3m；（6）注漿材料不能受潮或變質，不用結塊或過期的水泥；（7）攪拌水泥漿時，水灰比需滿足設計要求，水灰比不得隨意更改；（8）高壓膠管承壓能力不得小于使用壓力范圍，且為了防止高壓膠管破裂，使用時膠管的屈彎度不得小于規定的彎曲半徑；（9）在插管和噴射作業過程中要防止噴嘴堵塞，并且要在安裝和拆卸管件時動作要迅速；（10）噴漿過程中要做好壓力、水泥用量等方面的測試工作，并逐項進行記錄完整。

6 結語

地鐵盾構始發端頭地層加固質量影響到盾構始發質量和安全，應引起高度重視，通過西安地鐵某站盾構始發端頭地層旋噴加固施工，推廣單管旋噴注漿法加固地層施工技術在地鐵施工中的應用。

參考文獻

[1] 建筑地基處理技術規范（JGJ 79_2002）[S].

[2] 建筑地基基礎工程施工質量驗收規范（GB 50202-2002）[S].

[3] 水電水利工程高壓噴射灌漿技術規范（DL/T 5200-2004）[S].

（責任編輯：黃銀芳）endprint