高压旋喷技术在加固风积沙隧道中的应用

目前 我 国西部 正处于 基础建设 的大发展 时期 ， 交通 工程 项 目 日益增 多 ， 与东 部 地 区相 比 ， 部 地 区 的公 路 西
工程设计 、 施工与养护也有很多特殊 的地方 ， 如陕西北 部所 在 区地处 黄土 高原 向草原荒 漠 的过 渡地 带 ， 以长城 为界 ， 北部属 以风 蚀 为 主 的风沙 草 滩 地形 地 貌 ， 南 西 东 部 为黄土 沟壑 区地 貌 。 自然 形 成 的风积 沙 丘 给交 通 工 程建 设带 来 了很 多 困难 。 经现 场调研 发现 风积 沙 围岩 自稳 能力差 ， 隧道 随开 挖， 随坍塌漏沙， 由于埋深浅， 沙体的流动范围沿一定 的 角度延伸到地面 ， 形成垂直于隧道轴 向方 向的横 向裂 缝 ， 部形 成倒 “ 局 漏斗 ” 。而且 初期 支护会 在沙 体 的流动 过程 中持 续发 生变形 ， 占隧道净 空 。在 这种 地层 中施 侵 工 ， 制 漏沙 、 控 固沙 是施 工 的关键 。有 效 的超前 支 护 措 施是决 定 隧道 能否开 挖 的前 提 ， 时 的初期 支 护是施 工 及 安全 的有 力保证 ， 次衬砌 的施做 时 间是控 制 围岩变 形 二 的关 键 因素ｕ 。 Ｊ 榆 神 高速 神 木 一 号 隧 道 ， 址 区位 于 沙漠 浅 丘 单 隧 元 ， 表沙 丘起伏 不 平 ， 部有 弃 土堆 。地 面标 高 一 般 地 局 在 １ ６ ． Ｏ １ ０ ． ０ 相对 高差 ３ ． ｍ。沙 丘 中间高 ０ ８ ６ ～ １ ３ ３ ｍ， ４７ 两端低 。左 、 右线隧道洞身大部分属风积沙 围岩 ， 这种 地 层结 构松 散 ， 粒单 一 ， 径 小 ， 聚 力低 ， 具 有 可 颗 粒 粘 不 塑性 ， 配不 良 ， 级 压缩 性 小 ， 透水 性 强 ， 剪 强度 相 对 较 抗 低， 施工 难 度极大 。 风 积沙 围岩 结构 松散 ， 身 基 本无 承载 能力 ， 生 本 发 破坏 时往往 是瞬 间 的 、 时 的 ， 果严 重 。若 要 保 证施 即 后 工 安全 必须对 其进 行 注 浆加 固 。但 因风 积 沙颗 粒 粒 径

高压旋喷桩在海底隧道砂层段施工应用动水，在进行高压旋喷桩施工时海水对浆液具有一定的稀释作用，造成成桩效果较差，达不到设计要求。

通过现场的多次试验，对旋喷设备和注浆材料进行了改进，使高压旋喷桩在该类地质情况下可以满足加固地层和止水的作用。

关键词：海底隧道高压旋喷桩砂层1 工程概况厦门海底隧道是我国大陆第一座采用钻爆暗挖法施工的大断面海底隧道，全长 6.051km。

按照高等级公路设计标准，设计行车速度为80km/h。

隧道洞顶穿越海域砂层段（里程：YK11+500～YK12+142段642m），工程范围内砂层为冲洪积（Q3a1+p1）粗砂，以黄色为主，局部灰白色，饱和、中密，成份以石英、长石为主，含粘粒，局部夹细砂薄层，下部局部含直径3~5cm的卵石。

富水性较强，渗透性好，为良好的含水层，具有承压性。

地质取芯孔的抽水试验表明：砂层与海水连通属于动水，砂层段渗透系数为K=5.410-4cm/s。

2 砂层段设计处理方案右线隧道设计采用水平高压旋喷注浆结合超前小导管注浆加固砂层，形成闭合帷幕，截阻地下水流和治理流砂。

左线隧道及服务隧道拱顶穿越砂层设计采用地表垂直高压旋喷注浆防护。

3 高压旋喷桩试桩为了研究高压旋喷桩在海域砂层地质下的可行性，同时取得高压旋喷桩的各种施工参数，利用围堰的有利条件在地表进行高压旋喷桩试验，通过试桩确定在该地层进行高压旋喷桩的各种参数（如水压、浆压、水泥用量、水灰比、桩间距等），然后进行相关取芯及抽水试验，要求桩体渗透系数：K10-6cm/s，强度对应的标准贯入度试验不小于60击。

3.1 第一次试桩YK12+040～YK12+050砂层段地表选定砂层区域进行试桩，采用三重管高压旋喷，主要机械设备见表1，及试验参数见表2。

试验桩施工完毕后，选取特殊位置进行取芯试验，位置见图1：对芯样进行分析：JC7：桩身18.20～24.00m，芯样长5.80m，芯状呈散体状，局部呈短柱状，断面较粗糙，断面吻合一般或较差，未见夹泥，干强度高，标准贯入试验修正击数大于60击。

高压旋喷注浆施工技术应用于砂岩地质隧洞施工正式版文档资料可直接使用，可编辑，欢迎下载高压旋喷注浆施工技术应用于砂岩地质隧洞施工1.引言该隧洞工程的总长为4.9 km,砂岩地质段长为2107m,在隧洞总长中占43%,在隧洞施工的历史上这种情况很罕见。

在具体的施工过程中,根本无法根据设计单位给出的小导管注浆施工方法进行,因为砂岩地质(多为流沙)基本上已经贯穿了整个隧洞施工,所以施工方法只能使用密排管棚加钢板法,但这种方法存在着非常大的安全隐患，而且施工的进度非常缓慢。

为此，在某段进行了高压旋喷注浆固结试验,取得了很大的突破,这就找到了一条重要的施工办法，促进了全线砂岩段施工的顺利进行。

2.地质概况隧洞穿越的地质较为特殊，是未固结砂岩,胶结的程度比较差,呈现散体状态,具有掌子面受涌水影响不稳定，围岩变形大及刚性、强度低，掌子面自稳性差和围岩强度小等特点。

因为存在地下水,所以隧洞开挖在施工中呈流沙状态。

砂岩以透镜体和夹层为主,层位不连续,呈暗红色和桔红色,成岩作用差，胶结程度差, 泥质胶结,呈中厚层状。

3.砂岩隧洞中高压旋喷的施工原理高压旋喷注浆是指，在地面造孔完毕后把注浆管(装有喷头)下放至预估的地层深度,以高压射流的形式把浆液或水通过高压泵注入土层。

喷头在喷射的过程中按照一定的速度进行提升,必要时还以一定的速度进行旋转,使土层受到高压射流的切割,从喷嘴中将水或浆液喷射出来，从而形成喷射流，使土层被破坏和冲击,当土层的结构强度小于呈现脉动状、速度和能量都很大的射流的动压时,土颗粒就会从土层里剥落出来。

在射流的重力、离心力及冲击力等作用下,一部分土颗粒和浆液混合搅拌,同时有规律的按一定的质量大小和浆土比例重新排列,把土体和输送至地下的可凝固性浆液混合、置换及搅拌,进而形成高喷桩，该高喷桩具有一定的抗渗性能和强度，其余的细颗粒则随水或浆液冒出地面。

高喷桩在砂岩中分布可以使砂岩体的强度提高,释放隧道开挖的应力后,砂岩体凭借高喷桩的承托摩擦效用具备较强的自稳性,进而给开挖提供了安全保障。

方 案 ， 种工 艺 同步 作业 保 证 工 期 。施 工 中对 洞 身 拱 两 顶范 围 内的砂土层 全 部 通过 高 压 旋 喷方 式 固结 ， 结 并 合 暗洞三 台 阶开挖方 式进行 施工 。通 过现场 旋 喷试验
旗阿 １ ３昆都楞 苏木 境 内 ， 既有 通 霍线 云端 站 南侧 ３ ｋ ｍ
石 。② ３ ４～５ ５ ｍ， 角 砾 含 土 ， 色 ， 湿 ， 实 。 ． ． 粗 褐 稍 密
③ ５ ５～１ ３ 粉 砂 ， 黄 色 ， 湿 ， 密 ， 微 量 细 圆 ． ７１ ， １ ． 浅 稍 中 含
砾 ，０ｍ 以下含 少量 细 角砾 ，４ｍ 以下 含 土 及 个别 粗 １ １ 角 砾 。④１ ２ 中砂 ， 黄 色 ， 湿 ， ７～ １ｍ， 褐 潮 中密 ， 少 量 含 细 圆砾 。⑤ ２ １～２ ． 中砂 ， 部 含 土 ， 黄 色 ， ３ ５ｍ， 局 褐 含
５ ｍ（ 图 １ 。此 方 案可 满 足 三 台 阶工 法 掘 进 的 进 ０ｅ 见 ） 洞 方案 ， 安全 可行 ， 进度快 。
３ １ 方 案 技 术 条 件 ． 因 风 积 砂 形 成 过 程 复 杂 ， 成 时 间 长 久 ， 间含 少 形 其
包 括 均匀性 强 度 和渗 透性 ） 需 要 一 种 优 化旋 喷 桩 加 ，
固技 术解 决 以上难题 。 通（ 通辽 ） （ 林 河 ） 路 云 端 隧道 位 于 扎加 大 Ⅵ级 围岩 自稳 能力 ， 提高 施工进 度 ， 出采 提 用 高压旋 喷桩 加 固地层 配合 暗洞三 台 阶工 法掘 进施 工
３ ４ｍ， 土 ， 色 ， 湿 ， 密 ～密 实 ， 部 夹 少 量 碎 ． 粉 褐 稍 中 局
１ 工 程 概 况
以风 积砂层 为 主 的原 始地 貌是 在草原 长期 处 于干 旱气 候 和大 风作用 下 自然形 成 的 ， 主要 分布 于粉 土 其 以下 。风积砂 地质 特 征 ： 配 不 良， 有 大量 孔 隙 ， 级 含 透 水 性强 ， 抗剪 强度 低 ， 理论黏 聚 力 为 ０ 。风积 砂 地层 的 隧 道施 工 ， 仅 困难 而 且 风 险高 。 利用 高 压 旋 喷桩 处 不 理 软弱 围岩 技术 在铁 路隧道 施 工 中的应用 近几年 越来 越 广泛 ， 并逐 渐 完善 。但是 ， 喷桩 大范 围加 固隧道地 旋 层 成本 较 高 ， 对于 细 颗粒 砂 性 土 及 黏性 土 通 过 劈 裂 且 难 以达到成 桩 的效 果 （ 以形 成 较 好 质 量 的加 固体 ， 难