水平旋喷桩预支护在软弱黄土隧道中的试验研究

土体垂直节理发育。大孔隙多。随大气降水的入渗，洞室有渗水、滴水现象。施工过程中，受施工机械扰

动等因素影响．地基出现液化．洞内路面泥泞，施工机械下陷，甚至造成车辆万向传动装置断裂，施工被迫停工。极大地制约着工程进度．如不实施必要的处治措施，将直接影响全线的按期完工。

隧址区位于静宁盆地北部边缘梁峁区，上行线隧道长２６００ｍ，下行线隧道长２６７９ｍ，为上下行分离式隧道，属浅埋松软黄土和弱胶结岩石型长隧道。地处陇西旋卷构造体系的六盘山旋回褶带以西、祁吕弧型褶带以北，即陇西系向南收敛部位。地表被

厚层黄土所覆盖，地质构造痕迹不明显。根据勘察资料。隧址分布的地层自上而下为呐

（１）第四系上更新统新黄土（Ｑｉ‘），覆盖整个山梁，揭露层厚１８．７—４８．８ｍ，垂直节理发育，半坚硬一硬塑状，实测天然含水量１４．６５％一１７．９２％。

（２）第四系上更新统饱和黄土（Ｑ；），潮湿一饱和，硬塑一软塑状，实测含水量２２．６％～３２．１％，压缩模量４．２２～１１．３１ＭＰａ，具中等压缩性。层厚３．９－４０．５ｍ。

（３）第四系中更新统老黄土（萌”），层厚３８．２５～７１．６Ｉｎ，土质不均匀，较致密，含水量较大，多呈硬塑状。局部呈软塑状，具中等偏低压缩性。

（４）第三系上新统泥岩（Ｎ２），与上覆黄土呈不整合接触，泥质胶结，具遇水软化、缩水干裂性，粉砂质含量高。弱风化一未风化，成岩作用差，岩石单轴抗压强度０．４５ＭＰａ，泊松比０．２２。属极软岩。

３水平旋喷桩处治方案

３．１方案设计

在软弱、松散、富水地层中修建隧道工程，采用超前预加固辅助工法已得到地下工程界的广泛认同和应用。目前超前预加固方法主要有：超前小导管、超前小导管预注浆、大管棚、深孔注浆、水平旋喷桩、高压旋喷桩、水平搅拌桩和水平冻结等。采用水平旋喷法有利于降低隧道工程造价、缩短工期和保证施工安全，在软弱富水地层中，还具有抗渗止水和加固围岩的双重效果。目前，水平旋喷法已受到相关行业的重视和广泛关注，在我国具有广阔的应用前景。鉴于工程实际情况，依据文献【６】拟对静宁隧道松软浅埋黄土段实施水平旋喷桩超前支护技术加固地基。水平旋喷桩基本原理为通过高压注浆泵将注入剂形成高压喷射流，借助高压喷射流的切削和混合，使注入剂和土体混合，达到改良土质的目的１７１。结合围岩地质条件，经计算分析，参考旋喷桩在其它工程项目的应用情况，确定水平旋喷桩加固体的直径为６０ｃｍ。长度１５ｍ，纵向间距６ｍ，外插角４０，布置如图１所示。

（ａ）纵向布置

（ｂ）横向布置

图１水平旋喷桩布置示意（单位：ｃｍ）

Ｆｉｇ．１Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｊｅｔｇｒｏｕｔｉｎｇｐｉｌｅｓ３．２施工技术参数

利用水平旋喷桩超前支护技术加固黄土隧道软地基为首次应用。设计控制指标、施工工艺参数、施工质量控制无经验可借鉴。为此，课题组与平定高速公路ＬＤｌ０和ＬＤｌｌ合同段联合，有代表性地选用不同的技术参数进行了现场试桩。共计完成３组试桩。每组２根，共６根试桩，严格控制相互咬合。为促凝、实现早强．在水泥浆液中加入了０．５％０三乙醇胺及０．５％无机盐。试桩施工控制参数如表ｌ所示。主要施工设备有：（１）ＢＧＰ９０／５０—９０型高压注浆泵；（２）衡阳探矿机械厂生产的ＨＴ一１５０型钻机。

为检验水平旋喷桩试桩效果，３ｄ后开挖抽样检查成桩效果，检查项目包括每根桩成桩直径、外插角、成桩长度及其抗压强度，结果见表２。

试验表明。桩体整体性好，桩径均匀，无明显缩径现象。６根试桩３ｄ抗压强度均大于２．５３ＭＰａ，有效桩径大于６０ｃｍ，水平旋喷桩能提高饱和黄土地基承载力。满足强度和变形的要求。根据工程勘察资料反映出的地层性状、地下水情况及现场试验结果，最终确定的水平旋喷桩施工参数如表３所示。

第４７卷第１期（总第３３０期）２０１０年２月出版

Ｖ０１．４７。Ｎｏ．１。Ｔｏｔａｌ．Ｎｏ．３３０

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