浅谈旋喷桩在某地铁车站盾构洞口土体加固的技术参数比选

浅谈旋喷桩在某地铁车站盾构洞口土体加固的技术参数比选

发表时间：2017-05-24T15:37:41.110Z 来源：《基层建设》2017年4期作者：栾磊

[导读] 摘要：旋喷桩作为土体加固的重要方法，现如今，已经被大量运用在盾构洞口法隧道端头井洞口土体加固中。

中铁十四局大盾构工程有限公司

摘要：旋喷桩作为土体加固的重要方法，现如今，已经被大量运用在盾构洞口法隧道端头井洞口土体加固中。对此，笔者以某地铁工程为例，就旋喷桩在地铁车站盾构洞口土体加固技术，进行简要分析。首先根据实际环境，选择参数试桩，而后根据试桩钻芯取样检测结果，进行有效调整，进而找到适当的技术参数。

关键词：旋喷桩；铁车站盾构洞口土体加固；技术参数比选

以某工程为例，某地铁三区间地铁站施工，三区间全长为2.9km,盾构区间为为2.3km，暗挖区间为0.6km。根据设计方案，车站端头设置盾构的接收与始发井，按照盾构机掉头施工环境，每站全部加宽加深，设计有关盾构端头井结构。

一、工程分析

该工程中，按照施工现场水文和地理特点，在车站两端盾构始发位置和接收位置，对土体使用高压水泥旋喷桩加固技术。其规模为：盾构始发区土体加固长度为8m，接收区域土体加固长度为6m,宽度为12m。盾构掘进路线规模与四周3m。旋喷桩距离为ø600@450，有效桩长12m。该位置中地质状态由上至下为：2.5m杂填土、8.5m粉质黏土、5m黏土、3m粗砂，其余为泥岩。

二、旋喷桩施工技术

旋喷桩土体加固施工主要分为两种方法，即：二重管、三重管。二重管：利用一个轴双重喷嘴在预定深度施工高压浆液与空气，在相互影响下损害土体，喷嘴边喷射边旋转提升，而后生成圆柱团结体。三重管：输送水、气、浆，用高压泵喷射水与空气冲击破坏土体，而后通过抵押注射浆液。这两种技术方法对桩径适应条件如下图（如图一）。

根据该地区的水质地理条件，以及桩径和铺设方法，按照地层岩性特点选择使用施工工艺技术。因此，该工程使用二重管方法展开旋喷桩施工。首先准备旋喷机--打孔--下二重管--接通管路--试喷--旋喷注浆--浆液回灌。

三、技术参数选择

在旋喷桩施工准备阶段，结合多年施工经验与实际状况，将基础参数设置为：水泥浆水灰比为：1:1，空气压力：0.8MPa，水泥浆压力：28MPa，提高速度为15cm/min，旋转速度10rpm。而后根据参数设计后施工试验桩，按照检测桩检测结果进行对此。

四、桩钻芯取样

选择3根实验桩，当桩体在要求强度后进行取样检测。桩编码为3--42，钻芯取样良好，但仍然存在诸多不足。主要基于：第一，当大于16m流入粗砂层厚，芯样中未看见泥浆，与标准要求不符。究其原因：首先，粗砂在水的作用下，密实度提高而造成强度增加。其次，砂层承压水将浆液稀释。第二，状体强度大于设计1MPa标准要求，而考量到盾构进入井下后，旋喷桩强度将会增加而造成盾构刀盘难以钻入井下，进而使刀盘受损影响施工；另一方面，造成材料浪费。就究其原因，水泥浆水灰较大，钻机钻杆速度较慢，进而造成状体状体较大。

五、设计方案选择

根据上述问题，重新制定设计方案，通过研究分析和论证，针对粗砂层至桩底规模选择两项提钻形式，选择不同工艺参数，分别试桩。通过进行质量比较，选择最佳技术参数。

（一）设计方案一

喷水法下钻到达16m标高后，选择16--19规模下钻过程中带浆钻进，当桩底达到标准要求后进行喷浆。这时，把技术参数调整在地下7--16m规模内，提速为25cm/min，16--19规模提升速度在12cm/min，破坏粗砂层土体进而形成水泥复合土（如图二）。

六、设计方案比较

（一）施工效果比较

原有钻桩12根视为实验桩，每项设计方案钻桩6根，待桩体达到要求后，选芯取样，其型号为11--55、11-56、8--55、8--56。得出芯样：16--19m粗砂层下为一般水泥土，通过实验监测得出：桩身强度超过1MPa。所以，相对于两项施工设计，全部能够达到端头井洞口土体加固要求。

（二）水泥用量比较

在施工效果上，两种施工方案效果相近。其次，进行水泥用量比较，设计方案二相对于设计一，水泥使用超出1.1t。所以，通过综合研究对比，选择设计方案一技术为最后施工参数。

七、施工建议

盾构法在端头井洞口土体加固作为施工的重要组成部分，要按照洞口端头井位置实际地理条件、水质等条件，综合对工程环境、施工工期、安全性等条件，选择加固方法，同时保证施工与设计方案要求相同，确保加固质量，保证盾构在施工过程中的施工安全。

（一）施工过程分析

该工程中，使用二重管旋喷桩加固端头井洞口土体方法，有效过显著。但要做好质量控制管理，确保桩体连接的有效性，提升加固土体均匀性。此外，也需要考虑到在加固阶段。钻头、钻杆会掉入情况出现，一旦出现这样的情况，需要立即将其打捞上来，防止盾构机刀盘发生损坏。

（二）端头井洞口挡土结构拆卸

当拆卸端头井洞口位置挡土结构前，首先需要进行钻孔，掌握旋喷桩加固土地状态不。若在拆卸后出现渗水情况，将发生安全病患，并且想要修复具有较大困难，需要投入大量人力、物力。

（三）施工流程选择

盾构法土体加固过程中，现有的挡土墙结构外侧和加固连接区域，一般视为薄弱区域，浆液与现有当如结构连接不良因素影响外，包含端头井洞口位置施工流程质量和施工便捷性、经济影响等。通常情况下，端头井洞口区域游端头井基坑围护、降水井、洞口土体加固等多项施工环节。对此，笔者认为：首先需要进行端头井基坑围护施工，而后进行降水井施工，最后开挖施作渣土坑，防止高压注浆加固过程中影响降水井，同时确保端头井坑土方开挖的有序进行。所以，制定有效方法提升土体质量同时，也要注重施工流程的选择。

（四）调整泥土应力

盾构机由端头井洞口加固位置开始，对泥土应力、推理、速度等进行相应调整。但是要注意泥土压力大小，不可过大或过小。一旦加固效果不理想，尤其在旋喷桩中出现接缝问题，施工的旋喷桩在垂直位置没有发挥固定作用，而提高了土体重量，刀盘上端土体应力掉落，造成洞口发生土体塌落，出现冒顶问题，影响施工。

（五）参入复合水泥浆液

现阶段，多数盾构法隧道设计要求端头井洞口土体加固为：加固后强度>1.0MPa渗透指数<1.0*10-8cm/s。针对旋喷桩施工分析，砂性土中加固强度较为容易，剩余量较大，但是渗透系数实现有一定难度，并且需要考量渗透系统标准。若加入膨润土、黏土等复合性水泥浆液取缔水泥浆，进行加固。这样既能够达到设计方案要求，又能够降低工程经济投入，值得进一步推广应用。

结语：

总而言之，通过实际工程比较，选择支挡的旋喷桩参数施工，对取样结合进行调整而后进行比较。对此，笔者分别从：工程分析、旋喷桩施工技术、技术参数选择、桩钻芯取样、设计方案选择、设计方案比较，六方面以实验调查进行分析。通过参数对此，选择出最适合参数，而降低施工资金投入，提升旋喷桩施工质量土体加固效果。

参考文献：

[1]王凯.地铁盾构机进出洞洞门土体注浆加固技术[J].施工技术,2016（S1）.

[2]杜贻蛟.WSS注浆技术在城市地铁盾构施工中加固土体的应用[J].工程建设与设计,2016（13）