關(guān)于旋噴樁施工技術(shù)在盾構(gòu)端頭加固工程中的應(yīng)用研究

王瑛輝

【摘 要】盾構(gòu)端頭的加固是盾構(gòu)始發(fā)、到達(dá)的一個(gè)及其重要的組成部分，在盾構(gòu)施工過程中，洞門塌方事故時(shí)有發(fā)生，端頭加固的成功與否直接影響到盾構(gòu)能否安全始發(fā)、到達(dá)?；诖耍疚慕Y(jié)合某工程盾構(gòu)端頭加固工程實(shí)踐，就盾構(gòu)端頭土體加固的施工要點(diǎn)進(jìn)行了探討，可供同行參考。

【關(guān)鍵詞】盾構(gòu)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(gòu)始發(fā)井，加固范圍為6m×12m，旋噴樁數(shù)量左右線各220根，共440根；南端頭為盾構(gòu)接收進(jìn)，加固范圍為8m×12m，旋噴樁數(shù)量左右線各300根，共600根。

旋噴樁設(shè)計(jì)加固長(zhǎng)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(jī)把特殊噴嘴的注漿管鉆進(jìn)土層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使?jié){液或水成為高壓流從噴嘴中噴射出來，沖擊破壞土體；同時(shí)鉆桿以一定的速度向上旋轉(zhuǎn)提升，使?jié){液與土顆粒強(qiáng)制沖擊和攪動(dòng)，待漿液凝固后，使注入的漿液和土拌和形成新的固結(jié)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(chǎng)地

①挖好排漿溝，設(shè)置臨時(shí)設(shè)施；

②清除施工范圍以內(nèi)的建筑垃圾和雜物，并對(duì)地面進(jìn)行平整壓實(shí)。

（2）測(cè)量定樁位

按規(guī)定對(duì)施工場(chǎng)地的基準(zhǔn)點(diǎn)、基軸線及水準(zhǔn)點(diǎn)實(shí)施引進(jìn)，經(jīng)反復(fù)核對(duì)及各方簽證后方可使用。要把標(biāo)定的基準(zhǔn)點(diǎn)做出明顯的標(biāo)志和編號(hào)，同時(shí)還要做好保護(hù)工作。使用全站儀等，采用極坐標(biāo)法進(jìn)行樁位的放樣。對(duì)施工范圍內(nèi)的全部的樁進(jìn)行測(cè)量定位，還要做好明顯牢固的樁位標(biāo)志，做好測(cè)量記錄，以便復(fù)核。

（3）鉆機(jī)就位

把鉆機(jī)安裝到設(shè)計(jì)樁位位置，鉆桿頭一定要對(duì)準(zhǔn)孔位中心。為保證鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)要求的垂直度，鉆機(jī)就位后，還要做水平校正，鉆機(jī)鉆桿應(yīng)采用鉆桿導(dǎo)向架進(jìn)行定位，使鉆桿軸線垂直對(duì)準(zhǔn)鉆孔的中心位置，其傾斜度不得大于0.5%，鉆頭對(duì)正樁位中心，對(duì)點(diǎn)誤差不大于20mm，鉆桿與鉆孔方向應(yīng)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(yù)定的土層中，鉆孔與插管同時(shí)施工為一道工序，鉆孔過程中作好詳細(xì)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(shí)，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(zhǎng)鉆桿，繼續(xù)施鉆直到達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高為準(zhǔn)。射水成孔的同時(shí)插管至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高位置，此時(shí)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(xiàng)目部實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)必須嚴(yán)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。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用的攪拌罐為？準(zhǔn)1.1m×1m，按照漿液60cm深攪拌量計(jì)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(shè)備和管路系統(tǒng)，還要對(duì)安全閥使用前進(jìn)行鑒定，以確保其運(yùn)行安全可靠，注漿管接頭的密封環(huán)必須無破損，密封性能良好，注漿管及噴嘴內(nèi)不得有任何雜物。

②當(dāng)噴射注漿管插入預(yù)定深度后，由下而上進(jìn)行噴射注漿，采用的參數(shù)如下：

實(shí)噴長(zhǎng)度范圍（10～6m）

實(shí)噴長(zhǎng)度范圍（6～0m）

漿液壓力：一般為20～30MPa，實(shí)際漿液壓力依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試樁進(jìn)行確定。

③旋噴使用的水泥必須為不過期、無結(jié)塊，采用42.5普通硅酸鹽水泥，漿液易在旋噴前半小時(shí)以內(nèi)配制，攪拌時(shí)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(shí)，當(dāng)未用完的漿液超過4小時(shí)，通過試驗(yàn)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(nèi)，大于20%或者完全不冒漿時(shí)，務(wù)必要查明原因并采取相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)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(yīng)，注漿量大大超出噴漿固結(jié)所需要的漿量造成的。要想減少冒漿，應(yīng)采取提高噴射壓力，或者加快旋轉(zhuǎn)速度。同時(shí)為了確保樁質(zhì)量，對(duì)冒了地面的漿液將不再利用。針對(duì)不冒漿應(yīng)采取的措施：其一，在漿液中摻入適量的速凝劑，以達(dá)到縮短固結(jié)時(shí)間，使?jié){液在一定的土層范圍內(nèi)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(xù)正常噴漿。噴射過程中鉆桿的旋轉(zhuǎn)和提升必須始終保持連續(xù)不斷，若是發(fā)生故障，應(yīng)當(dāng)立即停止提升和旋噴，以防止樁體中斷，同時(shí)立即進(jìn)行檢查來排除故障

（8）拔管、沖洗

拔管與沖洗當(dāng)噴射提升到?；颐娓叨群?，立即結(jié)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(nèi)、機(jī)內(nèi)不得殘存的漿液和其他雜物，在機(jī)具沖洗時(shí)嚴(yán)禁泥漿到處漫溢。

（9）樁機(jī)移位

待所有的旋噴機(jī)注漿管提到地面后，首先關(guān)閉電機(jī)，然后將樁機(jī)移至下一樁位，重復(fù)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(shè)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(shí)未考慮砂層中的漿液配比，導(dǎo)致砂層中成樁強(qiáng)度過高造成盾構(gòu)無法掘進(jìn)。

4 補(bǔ)救措施

4.1 樁體破碎拔除

根據(jù)工程特點(diǎn)，考慮到設(shè)備的垂直度、刀頭受力均勻程度、刀頭磨損等因素，結(jié)合障礙物的特殊性，針對(duì)本工程須碎除的旋噴樁情況，選用全進(jìn)口的RT-200H型360°全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)進(jìn)行地下障礙物的清除施工。

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

根據(jù)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(jìn)8～10m后，通過履帶吊采用沖抓斗將套管內(nèi)渣土抓出，抓取套管內(nèi)土?xí)r，注意測(cè)量管內(nèi)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(nèi)壁和樁體外壁間插入楔形錘，鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)套管旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過楔形錘帶動(dòng)套管內(nèi)樁體轉(zhuǎn)動(dòng)，將樁體扭斷，根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)扭斷的樁體長(zhǎng)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(shè)計(jì)標(biāo)高。

地下障礙物完全清除完畢后，即進(jìn)行套管內(nèi)土體回填施工，回填采用三七灰土，完成后回填夯實(shí)完成后的土體強(qiáng)度達(dá)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(kuò)散半徑：深孔注漿為R=500mm，注漿孔間距1m×1m交錯(cuò)布置；

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

（4）加固長(zhǎng)度：對(duì)地面以下7m范圍內(nèi)土體進(jìn)行加固；

（5）注漿量：每孔注漿量應(yīng)控制在2m3左右。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著我國(guó)地鐵建設(shè)的快速發(fā)展，地鐵盾構(gòu)施工得到廣泛應(yīng)用。然而端頭加固是盾構(gòu)始發(fā)、到達(dá)技術(shù)的最為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，端頭加固的成敗直接關(guān)系到盾構(gòu)能否安全始發(fā)、到達(dá)。因此必須做好端頭加固施工控制，才能保證盾構(gòu)施工的順利進(jìn)行。而高壓旋噴注漿具有使加固體強(qiáng)度高、加固后土體均勻、加固體形態(tài)可控、經(jīng)濟(jì)實(shí)用以及在施工過程中基本無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，在本工程中將得到極好的運(yùn)用。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]