關于旋噴樁施工技術在盾構端頭加固工程中的應用研究

王瑛輝

【摘 要】盾構端頭的加固是盾構始發、到達的一個及其重要的組成部分，在盾構施工過程中，洞門塌方事故時有發生，端頭加固的成功與否直接影響到盾構能否安全始發、到達?；诖?，本文結合某工程盾構端頭加固工程實踐，就盾構端頭土體加固的施工要點進行了探討，可供同行參考。

【關鍵詞】盾構施工；端頭加固；旋噴樁施工

1 工程概況

某工程北端頭為盾構始發井，加固范圍為6m×12m，旋噴樁數量左右線各220根，共440根；南端頭為盾構接收進，加固范圍為8m×12m，旋噴樁數量左右線各300根，共600根。

旋噴樁設計加固長度為10m，樁徑800mm，樁間距為600mm梅花形布置，相鄰樁體咬合200mm。

2 施工方法

2.1 施工原理

高壓噴射注漿法是利用鉆機把特殊噴嘴的注漿管鉆進土層的預定位置后，以高壓設備使漿液或水成為高壓流從噴嘴中噴射出來，沖擊破壞土體；同時鉆桿以一定的速度向上旋轉提升，使漿液與土顆粒強制沖擊和攪動，待漿液凝固后，使注入的漿液和土拌和形成新的固結體。

2.2 施工流程

旋噴樁施工工藝流程如圖1所示。

（1）平整場地

①挖好排漿溝，設置臨時設施；

②清除施工范圍以內的建筑垃圾和雜物，并對地面進行平整壓實。

（2）測量定樁位

按規定對施工場地的基準點、基軸線及水準點實施引進，經反復核對及各方簽證后方可使用。要把標定的基準點做出明顯的標志和編號，同時還要做好保護工作。使用全站儀等，采用極坐標法進行樁位的放樣。對施工范圍內的全部的樁進行測量定位，還要做好明顯牢固的樁位標志，做好測量記錄，以便復核。

（3）鉆機就位

把鉆機安裝到設計樁位位置，鉆桿頭一定要對準孔位中心。為保證鉆孔達到設計要求的垂直度，鉆機就位后，還要做水平校正，鉆機鉆桿應采用鉆桿導向架進行定位，使鉆桿軸線垂直對準鉆孔的中心位置，其傾斜度不得大于0.5%，鉆頭對正樁位中心，對點誤差不大于20mm，鉆桿與鉆孔方向應保持一致。

（4）鉆孔插管

鉆孔插管的目的是為將噴嘴注漿管插入預定的土層中，鉆孔與插管同時施工為一道工序，鉆孔過程中作好詳細的鉆孔記錄。插管過程中，為防止泥砂堵塞噴嘴及塌孔，采取邊射水邊插管的方法。開始鉆孔時，噴射水壓力0.5MPa提高到1.0MPa。一根鉆桿用完后，停止射水，接長鉆桿，繼續施鉆直到達到設計標高為準。射水成孔的同時插管至設計樁底標高位置，此時水壓不宜大于1.0MPa，以防由于壓力過高造成坍孔。

（5）泥漿制備

漿液配合比由我單位項目部實驗室負責設計，設計時必須嚴格按要求配置水泥漿，水灰比為1：1，即每方水泥漿使用730kg水泥。待壓漿前將水泥漿倒入集料斗中?，F場實際使用的攪拌罐為？準1.1m×1m，按照漿液60cm深攪拌量計算為0.56m3，每罐的水泥使用量為409kg。

（6）噴射注漿

①噴射注漿前必須要檢查高壓設備和管路系統，還要對安全閥使用前進行鑒定，以確保其運行安全可靠，注漿管接頭的密封環必須無破損，密封性能良好，注漿管及噴嘴內不得有任何雜物。

②當噴射注漿管插入預定深度后，由下而上進行噴射注漿，采用的參數如下：

實噴長度范圍（10～6m）

實噴長度范圍（6～0m）

漿液壓力：一般為20～30MPa，實際漿液壓力依據現場試樁進行確定。

③旋噴使用的水泥必須為不過期、無結塊，采用42.5普通硅酸鹽水泥，漿液易在旋噴前半小時以內配制，攪拌時間不得少于10分鐘，漿液必須攪拌均勻，漿液存留不得超過4小時，當未用完的漿液超過4小時，通過試驗證明其性能符合要求后方可使用，水泥漿比重控制在1.5。

（7）冒漿處理

在噴漿過程中，冒漿量一定要控制在20%注漿量以內，大于20%或者完全不冒漿時，務必要查明原因并采取相對應的補救措施。造成冒漿過大的主要原因：有效噴射范圍與注漿量不相適應，注漿量大大超出噴漿固結所需要的漿量造成的。要想減少冒漿，應采取提高噴射壓力，或者加快旋轉速度。同時為了確保樁質量，對冒了地面的漿液將不再利用。針對不冒漿應采取的措施：其一，在漿液中摻入適量的速凝劑，以達到縮短固結時間，使漿液在一定的土層范圍內凝固；其二，在地層空隙地段增大注漿量，填滿空隙后方可再繼續正常噴漿。噴射過程中鉆桿的旋轉和提升必須始終保持連續不斷，若是發生故障，應當立即停止提升和旋噴，以防止樁體中斷，同時立即進行檢查來排除故障

（8）拔管、沖洗

拔管與沖洗當噴射提升到?；颐娓叨群?，立即結束旋噴、拔出注漿管，用清水徹底清洗泥漿泵、高壓泵和管路、管內、機內不得殘存的漿液和其他雜物，在機具沖洗時嚴禁泥漿到處漫溢。

（9）樁機移位

待所有的旋噴機注漿管提到地面后，首先關閉電機，然后將樁機移至下一樁位，重復上述施工過程。

3 施工存在問題及原因分析

旋噴樁施工前雖然打設了試樁，但觀察范圍僅限于土層，未觀察到砂層中的成樁情況，因此施工時未考慮砂層中的漿液配比，導致砂層中成樁強度過高造成盾構無法掘進。

4 補救措施

4.1 樁體破碎拔除

根據工程特點，考慮到設備的垂直度、刀頭受力均勻程度、刀頭磨損等因素，結合障礙物的特殊性，針對本工程須碎除的旋噴樁情況，選用全進口的RT-200H型360°全回轉套管鉆機進行地下障礙物的清除施工。

根據360°全回轉套管鉆機施工要求，還需配備55t吊車（帶自由落鉤功能）一臺，挖掘機一臺，其他小型配套設備若干。

根據直徑0.8米的樁徑，選用直徑為2.0米的雙壁中空鋼套管將樁體整體套入，分段碎除。

采用直徑2米套管鉆進8～10m后，通過履帶吊采用沖抓斗將套管內渣土抓出，抓取套管內土時，注意測量管內土面高度，確保土面距離刀頭3～5m。

露出旋噴樁樁頭后，在套管內壁和樁體外壁間插入楔形錘，鉆機驅動套管旋轉時，通過楔形錘帶動套管內樁體轉動，將樁體扭斷，根據以往施工經驗扭斷的樁體長度一般為1米～2米左右，然后吊出楔形錘，再下鋼絲繩套或采用沖抓斗將扭斷的樁體取出，以此類推，直至設計標高。

地下障礙物完全清除完畢后，即進行套管內土體回填施工，回填采用三七灰土，完成后回填夯實完成后的土體強度達到0.8MPa。

4.2 垂直深孔注漿

（1）漿液類型：水泥、水玻璃雙液漿，水泥漿：水玻璃（體積比）=1：1，水泥：水=1：0.8，水玻璃：水=1：1；

（2）漿液擴散半徑：深孔注漿為R=500mm，注漿孔間距1m×1m交錯布置；

（3）注漿壓力：對深孔注漿的初壓為0.3～0.75MPa，終壓為1.0MPa，在終壓狀態下當每分鐘進漿量小于3L或注漿壓力在終壓狀態逐步升高可停止注漿；

（4）加固長度：對地面以下7m范圍內土體進行加固；

（5）注漿量：每孔注漿量應控制在2m3左右。

5 結束語

綜上所述，隨著我國地鐵建設的快速發展，地鐵盾構施工得到廣泛應用。然而端頭加固是盾構始發、到達技術的最為重要的一個環節，端頭加固的成敗直接關系到盾構能否安全始發、到達。因此必須做好端頭加固施工控制，才能保證盾構施工的順利進行。而高壓旋噴注漿具有使加固體強度高、加固后土體均勻、加固體形態可控、經濟實用以及在施工過程中基本無環境污染等優點，在本工程中將得到極好的運用。

【參考文獻】

[1]石文廣，李偉.杭州地鐵1號線區間盾構進出洞端頭地層加固施工技術[J].交通標準化，2010，27（06）：31-33.

[2]孫平利，任金濤.盾構始發和到達端頭井的土體加固施工技術[J].建筑施工，2011，28（05）：118-119.

[3]王世君，葉雅圖.盾構始發端頭地層加固形式探討[J].都市快軌交通s，2011，31（04）：57-58.

[4]蔣宿平，隆威.旋噴樁施工技術參數設計研究[J].勘察科學技術，2009（5）：45～47.

[責任編輯：楊玉潔]