摘要：隧道穿越粗圆砾土、粉土、细砂等地层时，受地下水影响，基底开挖后仰拱成形难，易坍塌，严重影响后续工序及隧道施工安全，因此，有必要在仰拱开挖前对基底进行加固处理。通过现场试验反馈，基底竖直高压旋喷桩加固隧底起到了较好的效果。
关键字：隧道仰拱基底加固高压旋喷桩
一、隧道概况及基底开挖情况
1、隧道概况
某隧道位于陕南地区，地处汉江宽谷阶地区，海拔290～355m，地形起伏稍大，属垄岗地貌。隧道进口段地形陡峭，坡面植被发育，自然坡度40°～45°，出口坡面植被发育，地形较平缓。洞身发育五条小型冲沟，现经过市政建设、改造，仅存其中2条。隧道进口地面高程约288m，月河水面高程约256m，出口地面高程约303m，汉江水面高程约230m。隧道最大埋深60m。
隧道全长2100m，为一座单线隧道。全隧道洞身有542.82m位于R-800m的曲线上，有344.90m位于R-1000的曲线上，其余段落均位于直线上，洞内线路纵坡为6.5‰的单面上坡。隧道进出口附近有国道、市政大道及简易乡道通过，路面状况较好，大型车辆可以通过，交通较为便利。
隧道局部区段为Ⅴ级围岩，上、中台阶为粗圆砾土，下台阶以粉土（Q3al2）为主，基底为细砂（Q3al4）。隧道初期支护全断面喷射C25混凝土，拱墙设置φ8钢筋网，全环设置H150型钢钢架，拱墙设置φ42超前小导管，环向间距0.4m，L=3.5m；拱部设置φ89超前大管棚，环向间距0.4m；二次衬砌采用钢筋混凝土。
2、基底开挖情况
本隧道洞身位于地下水位线附近，采用三台阶临时横撑法，基底开挖后细砂层出现缓慢渗水。开挖过程中底部粉土及细砂层开挖后渗水及变形显著，易坍塌，仰拱开挖过程中土体无法成型，施工困难，施工作业时存在较大安全隐患，同时仰拱施工质量难以保证。
为保证施工安全及施工质量，分别进行了基底注浆加固基底及洞内井点降水试验，基底注浆自中台阶向基底打设φ42无缝钢管作为基底加固注浆管，注1：1水泥浆液的方案实施，实际实施过程中，由于粉土、细砂层密实，浆液无法注入，注浆压力在1.5～2Mpa时，水泥浆液全部泛出，注浆效果较差。另外实施降水试验过程中，由于地层水位较低，采取井点降水施工极为缓慢，施工干扰大，对工期影响较大，且仅采取井点降水措施，隧道基底开挖扰动后，细砂呈松散状，基底容易出现空洞及不密实现象，运营后可能会造成基底出现不均匀沉陷，仰拱开裂，翻浆冒泥等病害。
二、竖直高压旋喷桩加固隧道基底
针对本隧道基底地层情况，参考同类工程经验，确定采取竖直高压旋喷桩进行基底地层加固，达到固结土体、堵水及提高承载力的目的，以保证施工安全及隧底施工质量。
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1、按以下相关参数进行施工：
（1）竖直旋喷桩深度：从下台阶面（内轨顶面以上57cm）开始钻孔，旋喷桩施作范围为下台阶面以下1.2m（水位线位置）至隧底圆砾土或中砂层（位于基底开挖面以下1.5m附近），上部1.2m为空桩，根据围岩情况，钻孔深度3.2m～4.37m，旋喷桩成桩桩长2m～3.17m，现场根据实际水位及基底粉细砂层厚度进行调整;
（2)成桩直径及平面布置：成桩直径800mm，纵横向排距均为700mm，梅花型布置;
（3)水泥浆液：0.7:1～1:1水泥浆，现场根据注浆效果调整比例；
（4）高压水压力：压力P≥32MPa，流量Q=75L/min；压缩空气：压力P=0.6～0.8MPa，气量Q=2.5m3/min;
（5）注浆压力：20～25MPa，提升速度：V=14～16cm/min；孔口转速：12r/min。
（6）仰拱加固段落：一次加固仰拱基底长度10m,仰拱一次开挖长度3米，分三次开挖，共计9m,每次预留1m不开挖,起到止水的效果。
2、施工过程中应注意的几个问题
（1）施工前，现场应先进行两根成桩试验，通过试验桩掌握钻进速度、拔钻速度、旋喷速度、喷浆压力、单位时间喷浆量等技术参数，确定旋喷的均匀性，确定最佳施工参数和最佳施工工艺；
（2）施工过程中遵循“快挖快支快封闭”的原则，隧道开挖后要及时封闭，加强隧道排水工作，尽量减小水对施工和质量的影响；严格按相关要求，尽快施作仰拱，并满足步距要求。
（3）施工期间，尤其在注浆时，应对支护的工作状态进行检查。当发现支护变形或损坏时，应立即停止旋喷，采取措施。
（4）浆液管路及连接件必须采用耐高压装置，当压力上升时，要防止管路连接部位爆裂伤人。
（5）垂直旋喷桩应严格按照方案确定桩位、桩径、桩长和桩数施工；
（6）为确保相邻旋喷桩相互咬合100mm左右，控制各桩的方位角，方位角误差控制在±2‰范围内，成桩后桩体应确保连续，桩体必须满足强度要求，桩体无侧限抗压强度不小于1.2Mpa。
（7）桩体施工过程要连续，不能间断，防止出现断桩，短桩现象的发生。如因机械故障或其它原因停机在30～120分钟的，应重复旋喷1m，超过2小时的，按断桩处理，应重新钻桩。
（8）施工时应加强开挖面的地质素描和综合施工超前地质预测预报工作，根据地质条件、水文变化及时调整施工方法和采取相应的措施，确保施工安全。
（9）做好监控量测及资料的分析，根据变形情况及时采取措施，量测数据应及时进行整理和分析，发现异常立即采取果断措施。
三、结束语
采取高压旋喷桩进行加固地层效果良好，隧道基底渗水情况得到有效解决，同时对基底软基进行固结，仰拱开挖后不会出现溜塌变形现象，成形效果好，满足仰拱浇筑条件，使隧道仰拱施工在安全、质量方面得到保证。实践证明，这一加固技术值得广泛应用于工程建设中。
论文作者:徐勇
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/3/22
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