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复杂地质条件下盾构始发端头组合加固施工工法

1前言

在复杂地质条件下，盾构始发端头加固是盾构开始掘进的必备条件，也是施工过程中的一个重要环节。盾构始发端头加固必须满足加固土体强度要求、满足土体稳定性的要求、满足加固土体的渗透性要求，复杂地质条件下，在盾构穿越的各类不同地层中，采用相同加固方法要达到上述加固要求，是十分困难的，为保证加固后土体满足相关技术要求，提供稳定的盾构始发地层条件，在衡阳市合江套湘江隧道复杂地质条件下，改进了传统单一的加固方法，探索出以高压旋喷桩和倾斜后退注浆相结合的加固方式。

该工法针对不同地质土层，采用相对有效的加固方法，对被加固土层采用分层加固，有效解决了不同地质分层情况下单一加固方式，不能同时保证各土层加固要求的情况，确保了衡阳市合江套湘江隧道盾构的顺利始发。

此工法在类似跨江、跨河等富水复杂条件下的土体加固施工中具有广阔的市场应用前

景。

2工法特点

1加固效果好：高压旋喷桩和倾斜后退注浆相结合的加固方式，保证了各土层加固土体

强度、稳定性、渗透性。

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使用。

经济节约：节约施工材料，避免返工和补充加固，工作效率高。

缩短工期：两种加固方式相结合，有效节约了施工工程量，节省工期。

适用范围

本工法能适应水文地质条件复杂的地下工程施工。

可在种植土、粉质粘土、圆砾、强、中风化粉砂质泥岩地层等软硬相间的地下工程中

工艺原理

始发端头加固采用管高压旋喷桩和倾斜后退注浆的方式，先以双排高压旋喷桩与始发井的围护结构对加固土体形成一个封闭结构，起到止水帷幕的效果。加固土体周围封闭后，对加固区域土体上部粉质粘土、粉细砂、中粗砂、圆砾地层采用高压旋喷桩进行加固。高压旋喷桩施工完成后，在下部强风化、中风化地层采用倾斜后退注浆的方式进行加固。水平注浆和垂直注浆进行咬合后，形成半包围结构，能隔绝前方和下方水头压力影响，保证盾构始发安全。

加固范围一般为隧道衬砌轮廓线外左右两侧各3m，顶板以上为5m，底板以下1m，加固长度根据土质而定，富水地层加固长度必须大于盾构本体长度。

隧道结构

隧道结构

隧道结构

双排高压旋喷桩加固区封闭

高压旋喷桩加固区域

隧道结构

图4.1-1始发端头高压旋喷桩加固平面示意图

外侧双排高压旋喷桩

高压旋喷桩加固

外侧双排高压旋喷桩

咬合500mm

倾斜注浆孔

隧道结构

外侧双排高压旋喷桩加固底

注浆加固范围边线

图4.1-2始发端头高压旋喷桩加固纵断面示意图

中风化地层 种植土、粉质粘土、圆砾地层

北线隧道

高压旋喷桩加固区

南线

旋喷桩与注浆 隧

加固分界线 道

倾斜注浆加固区

隧道结构

倾斜注浆孔

倾斜注浆孔

施工工艺流程

图4.1-3始发端头注浆加固区域断面示意图

施工工艺流程及操作要点

施工操作要点

桩机定位

图5.1-1施工工艺流程

施工前用全站仪测定旋喷桩施工的控制点，经复测验线合格后，用钢尺和测线实地布设桩位，并用竹签钉紧，一桩一签，保证桩孔中心移位偏差小于30mm。根据放样点位对桩机进行对中、调平，调整桩机的垂直度，保证钻杆应与桩位一致，偏差应在10mm以内，钻孔垂直度误差小于1%。钻孔前应调试空压机、泥浆泵，使设备运转正常；校验钻杆长度，并用红油漆在钻塔旁标注深度线，保证孔底标高满足设计深度。

钻孔

钻孔前应调试空压机、泥浆泵，使设备运转正常；校验钻杆长度，并用红油漆在钻塔旁标注深度线，保证孔底标高满足设计深度。钻机施工应首先在地面进行试喷，在钻孔机械试运转正常后，开始引孔钻进。钻孔过程中要详细记录好钻杆节数，保证钻孔深度的准确。

旋喷提升

引孔至设计深度后，拔出岩芯管，并换上喷射注浆管插入预定深度，在插管过程中，要边射水边插管，水压不得超过1Mpa。喷射注浆管插入设计深度后，接通泥浆泵，然后由下向上旋喷，同时将泥浆清理排出。喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆后再逐渐提升旋喷管。为保证桩底端的质量，喷嘴下沉到设计深度时，在原位置旋转10秒钟左右，待孔口冒浆正常后再旋喷提升。钻杆的旋转和提升应连续进行，不得中断，钻机发生故障，应停止提升钻杆和旋转，以防断桩，并立即检修排除故障，为提高桩底端质量，在桩底部1.0m范围内应适当增加钻杆喷浆旋喷时间。在旋喷提升过程中，可根据不同的土层，调整旋喷参数。高压旋喷桩施工按以上步骤进行，待高压旋喷桩施工完成后进行下层倾斜式后退注浆施工。

注浆孔定位

注浆孔位均为放射倾斜式孔位，因此放样时需根据孔位三维坐标进行放样定位。首先应使用全站仪将孔位孔位中心放样于洞门内地下连续墙上，桩位中心使用射钉进行标记，放样允许偏差±5mm，注浆孔延长线中心放样于结构墙另一侧墙面，桩机定位以此两点连线进行定位，桩机开孔时，需使用全站仪对钻杆方位、高程进行复核，确认位置准确后方可开孔钻进。

钻