高压旋喷注浆技术在隧道泥砂地层加固中的应用.pdf

第24卷第1期石家庄铁道大学学报(自然科学版)Vol．24No．1

2011年3月JOURNALOFSHIJIAZHUANGTIEDAOUNIVERSITY(NATURALSCIENCE)Mar．2011
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高压旋喷注浆技术在隧道泥砂地层加固中的应用

胡仕涛

(中铁十五局集团有限公司，河南洛阳471002)
摘要:高压旋喷注浆是加固地层的一种重要方法，永州至蓝山高速公路观音岭隧道左线出
口掌子面出现流泥砂，从而导致地表塌陷。通过采用高压旋喷注浆技术，对泥砂地层进行了有
效加固，从而保证了隧道地层的稳定和工程的顺利施工。结合该工程的实际情况，重点阐述了
高压旋喷桩的设计方法及施工工艺。
关键词:高压旋喷桩;泥砂地层加固;设计方法;施工工艺
中图分类号:U455文献标识码:A文章编号:2095-0373(2011)01-0010-04
0引言

观音岭隧道设计为分离式隧道，按照新奥法设计与施工。左线起讫桩号为ZK127+065～ZK130+
198全长3133m，右线起讫桩号为K127+099～K130+202全长3103m。隧道岩性以砂岩、板岩为主，洞
口分布有灰岩;地下水较发育，主要为第四系覆盖层内孔隙水和基岩裂隙水。隧道采取双向掘进，出口左
线施工至ZK130+042掌子面时(原设计该段地质为强风化泥灰岩，埋深30m)，上断面围岩在右侧拱部
135°以上出现较松散泥砂质碎石土，为防止坍塌，随及采取喷射砼封闭掌子面后进行后续施工。当下断面
及仰拱施工至ZK130+060时，因强降雨导致掌子面核心土上部开裂，右侧拱部出现流水而产生流塌，塌
孔直径约80cm，流塌物主要为泥质粉砂岩。因地表渗水较大，流动性很强，现场无法进行施工封闭，致使
地表产生周边直径约15m、深约3m的陷坑。洞内流塌物堆积长度约40m，掌子面被流塌物完全封闭后
停止流塌，流沙体约1500m3。
1方案设计及作用原理

该段塌方后，业主公司组织专家组、设计院、监理单位、监测单位、项目部等相关人员现场察看并结合
设计图纸分析后会议讨论决定:先对洞内流沙体进行回填反压固结封闭，防止流沙体继续扩大。因洞内
流塌物具有流动性且地表渗水较大，不宜从洞内加固处理，而采用从地表向下加固地层。根据地表高密
度探测为松散泥结碎石土且含富水情况及专家等以往施工经验，决定采用高压旋喷注浆进行地层加固。
加固后，洞内采取预留核心土环形短进尺开挖并加强超前及初期支护［1-4］。
1．1方案设计
根据专家等各方意见，并结合现场实测地表陷坑与隧道的位置关系，旋喷桩布置范围为:纵横向为20
m×(1．2+14+1．2)m，加固范围为:隧道中线两侧7m及拱部开挖轮廓线向外10m范围内采用高压旋
喷注浆，开挖轮廓线向外5m范围内高压旋喷后进行复喷，轮廓线内若仍为软弱泥砂层须进行高喷，具体
根据钻孔情况确定;隧道中线两侧7m范围外1．2m范围内采用3排密桩进行高喷，深度至路面标高位
置。旋喷桩布置形式及加固范围见图1。
旋喷桩设计直径1m，桩深30～37m，桩间距采用1m×1m(隧道中线两侧7m范围)和0．6m×0．6
m(隧道中线两侧7m范围外)，梅花形布置。喷浆采用1∶1水泥浆，喷浆压力26～32MPa，提升速度20
cm/min，转速15～20r/min，水泥用量为250kg/m［5］。

收稿日期:2011-01-12
作者简介:胡仕涛男1978年出生工程师
第1期胡仕涛:高压旋喷注浆技术在隧道泥砂地层加固中的应用11

图1旋喷桩形式布置示意(单位:cm)
1．2作用原理
旋喷桩是利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻进至泥砂层预定位置后，用高压设备将水泥浆液通过
钻杆下端的喷射装置向四周高速水平喷入泥砂体，借助流体的冲击力切割土层，将四周土体遭到破坏，使
泥砂体与水泥浆充分搅拌混合，与此同时钻杆一方面以一定速度旋转，另一方面低速缓缓提升，从而在加
固地层中形成较完整桩体的方法［6］。
(1)对隧道中线两侧7m及拱部开挖轮廓线向外10m范围内采用高喷(其中开挖轮廓线外5m复
喷)措施，加固拱外软弱泥砂层，形成厚层固结圈，提高围岩承载力及稳定性，同时阻断地表水渗入下部围
岩孔隙的通道。
(2)对隧道中线两侧7m范围外1．2m范围内采用密桩进行高喷加固，使隧道轮廓线外两侧形成一
道“连续墙”，对洞内施工安全及隧道洞身的稳定起到很好的保护作用。
2施工工艺

2．1洞内流沙体固结
地表高压旋喷注浆施工前先对洞内流沙体进行固结并回填反压封闭。回填料采用隧道洞碴，在回填
过程中对流沙体掺加部分水泥拌合固结，降低其流动性，并在拱顶预留一观察孔。
2．2旋喷桩施工
高压旋喷注浆施工前先进行高喷试验，工艺流程如