砂质新黄土隧道水平旋喷桩超前加固施工技术研究.pdf

———文章编号：１００９４５３９（２０１９）０２００６９０６・隧道／地下工程・砂质新黄土隧道水平旋喷桩超前加固施工技术研究李建军１燕波２张俊儒２（１．中铁十二局集团有限公司山西太原０３００２４；２．西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室Ｉ匹ｌ；Ｕｌ成都６１００３１）摘要：以蒙华铁路万荣隧道工程为例，采用三维数值计算方法，计算分析水平旋喷桩超前加固在砂质新黄土隧道施工中的可行性，隧道采用全断面开挖最不利工况下，模拟１５ｍ水平旋喷桩进行超前加固，计算结果显示隧道掌子面塑性区长度明显减４、，保证了隧道开挖过程掌子面的稳定；针对ＴＹ４００和ＳＴｒ０两种钻机施作水平旋喷桩技术进行研究，优化确定施工参数及相应加固方案，并指出施工过程中的操作要点，研究提出在砂质新黄土隧道中水平旋喷桩超前加固施工技术。结果表明：隧道开挖时采用１５ｍ水平旋喷桩加固掌子面后，在掌子面及周边形成了承栽环，掌子面塑性区范围明显减小，提高了掌子面的整体稳定性，实现了万荣隧道的顺利贯通，水平旋喷桩超前加固技术在砂质新黄土地层加固效果明显，可为今后砂质新黄土地质条件下隧道工程的施工提供经验参考。关键词：砂质新黄土黄土隧道水平旋喷桩超前加固中图分类号：Ｕ４５５．４文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９．４５３９．２０１９．０２．０１６ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＡｄｖａｎｃｅｄＲｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＨｏｒｉｚｏｎｔａｌＪｅｔＧｒｏｕｔｉｎｇＰｉｌｅｉｎＳａｎｄｙＮｅｗＬｏｅｓｓＴｕｎｎｅｌＬｉＪｉａｎｊｕｎｌ，ＹａｎＢ０２，ＺｈａｎｇＪｕｎｒｕ２（１．ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙ‘‘１２１ＢｕｒｅａｕＧｒｏｕｐＣｏ．Ｌｚｄ．．ＴａｉｙｕａｎＳｈａｎｘｉ０３００２４；２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＴｕｎｎｅｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＣｈｅｎｇｄｕＳｉｅｈｕａｎ６１００３１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴａｋｉｎｇｔｈｅＷａｎｒｏｎｇｔｕｎｎｅｌｐｒｏｊｅｃｔｏｆＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａ－ＪｉａｎｇｘｉＲａｉｌｗａｙａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｎｕｍｅｒｉｃａｌｃａｌｃｄａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅａｎｄａｎａｌｙｚｅｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆａｄｖａｎｃｅｄｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｊｅｔｇｒｏｕｔｉｎｇｐｉｌｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｉｎｔｈｅｃｏｎｓｔｍｃｔｉｏｎｏｆｓａｎｄｙｎｅｗｌｏｅｓｓｔｕｎｎｅｌ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｍｏｓｔｕｎｆａｖｏｒａｂｌｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｔｕｎｎｅｌｆｕｌｌ－ｓｅｃｔｉｏｎｅｘｃａｖａｔｉｏｎ，ｔｈｅ１５ｍｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｊｅｔｇｒｏｕｔｉｎｇｐｉｌｅｉｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｆｏｒａｄｖａｎｃｅｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅ∞ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓＩｌｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｌｅｎｇｔｈｉｎｔｈｅｐｌａｓｔｉｃｚｏｎｅｏｆｔｈｅｔｕｎｎｅｌｆａｃｅｉｓｏｂｖｉｏｕｓｌｙｒｅｄｕｃｅｄ，ｗｈｉｃｈ℃ｅｎｓｕｌｓｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｔｕｎｎｅｌｆａｃｅｄｕｒｉｎｇｔｈｅｅｘｃａｖａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．ＴｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｊｅｔｇｒｏｕｔｉｎｇｐｉｌｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓａｐｐｌｉｅｄｗｉｔｈｔｈｅＴＹ４００ａｎｄＳＴ６０ｄｒｉｌｌｓ．Ｆｏｒｔｈｉｓｐｕｒｐｏｓｅ，ｉｔｃｏｎｄｕｃｔｓａｒｅｓｅａｒｃｈｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｓｃｈｅｍｅｓ，ａｎｄｐｏｉｎｔｓｏｕｔｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｐｏｉｎｔｓｉｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｅ盯ｃｈｐｒｏｐｏｓｅｓｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｊｅｔｇｒｏｕｔｉｎｇｐｉｌｅｓｉｎｔｈｅｓａｎｄｙｎｅｗｌｏｅｓｓｔｕｎｎｅｌ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔａｆｔｅｒｔｈｅｔｕｎｎｅｌｅｘｃａｖａｔｉｏｎ，ｔｈｅ１５ｍｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｊｅｔｇｒｏｕｔｉｎｇｐｉｌｅｉｓｕｓｅｄｔｏｒｅｉｎｆｏｒｃｅｔｈｅｔｕｎｎｅｌｆａｃｅ，ａｎｄａｂｅａｒｉｎｇｒｉｎｇｉｓｆｏｒｍｅｄｏｎｔｈｅｔｕｎｎｅｌｆａｃｅａｎｄａｒｏｕｎｄｉｔ．Ｔｈｅｐｌａｓｔｉｃｚｏｎｅｏｆｔｈｅｔｕｎｎｅｌｆａｃｅｉｓｏｂｖｉｏｕｓｌｙｒｅｄｕｃｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｕｓｒｅａｌｉｚｉｎｇｔｈｅｓｍｏｏｔｈｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＷａｎｒｏｎｇＴｕｎｎｅｌ．Ｔｈｅａｄｖａｎｃｅｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｊｅｔｇｒｏｕｔｉｎｇｐｉｌｅｈａｓｏｂｖｉｏｕｓｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｅｆｆｅｃｔｓｉｎｔｈｅｓａｎｄｙｎｅｗｙｅｌｌｏｗｓｏｉｌｌａｙｅｒ，ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｔｕｎｎｅｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｓａｎｄｙｎｅｗｙｅｌｌｏｗｌｏｅｓｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓａｎｄｙｎｅｗｌｏｅｓｓ；ｌｏｅｓｓｔｕｎｎｅｌ；ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｊｅｔｇｒｏｕｔｉｎｇｐｉｌｅ；ａｄｖａｎｃｅｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ——收稿日期：２０１８１２１０基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１３７８４３５）作者简介：李建军（１９６６一），男，山西昔阳人．教授级高级工程师，主要从事土木工程施工及科技管理工作；Ｅ．ｍａｉｌ：６７５７１５６ｌＯ＠ｑｑ・ｃｏｍ铁道建筑技术ＲＡｌＬＷＡＹｃｏＮｓＴＲＵｃＴｔｏＮＴＥｃＨＮｏＬｏＧＹ２０１９（０２ｌ万方数据・隧道／地下工程・１前言随着我国铁路建设的不断发展，与之伴随着许…多在软弱地层中修建隧道工程的情况。由于软弱地层自稳能力差，在开挖前如未采取相应加固措“施，极易产生掌子面突水、涌砂、塌方等危险旧Ｊ。水平旋喷施工可对隧道掌子面前方及周围的软弱地层进行加固，改善软弱围岩的受力特性，在软弱∞围岩的隧道工程施工中具有很好的效果。７Ｊ。关于水平旋喷桩超前加固技术的应用，国内外学者进行了相关的研究：王庆国、孙玉永旧１用数值分析的方法建立三维模型，为保证既有铁路的运营安全，研究了旋喷桩加固对既有铁路变形的控制效果。安关峰等旧１采用ＭＩＤＡＳ．ＧＴＳ建立三维数值模型，研究了不同条件下（桩长、桩径、桩间距、布置方式、桩一土接触面等）旋喷群桩复合地基承载的特性。赵洪波¨叫以黄土地区铁路隧道开挖工程为实例，通过有限元数值计算研究大断面浅埋黄土隧道采用ＣＤ法施工期间的衬砌变形与地面沉降。狄宏规等¨¨对斜向高压旋喷桩技术加强既有线路基的综合效果进行了探索研究。Ｍａｉｒ¨刘等基于三维数值模拟的手段，研究了伦敦地区隧道开挖过程引起的黏土固结沉降问题，分析了隧道土体的固结变形规律。从以上分析可以看出，旋喷超前加固技术在各类工程施工中有一定的应用，但在砂质新黄土隧道中鲜有报道。基于以上背景，本文以蒙华铁路万荣隧道为工程实例，针对该段砂质新黄土特殊围岩条件，采用数值计算方法，在对隧道掌子面稳定性分析的基础上，研究提出水平旋喷超前加固参数，并形成水平旋喷桩超前加固施工关键技术，为类似工程提供经验及参考。２工程概况万荣隧道地处山西省运城市万荣县，起讫里程ＤＫ５５５＋１１７～ＤＫ５６２＋８００，为单洞双线隧道，长７６８３ｍ，最大埋深约９０．２５ｍ。该隧道是一座黄土隧Ⅳ道，穿越地层为砂质新黄土，隧道级围岩１８０ｍ，占２．３４％；Ｖ级围岩７４０３ｍ，占９６．３６％；ＶＩ级围岩１００ｍ，占１．３％。进出口、明挖段及斜井洞口段地７０铁道建筑技术质为砂质新黄土，具有湿陷性，施工难度大。隧道平面布置如图１所示。图１万荣隧道平面布置（单位：ｍ）３水平旋喷超前加固参数分析万荣隧道围岩条件较差，为防止施工中隧道掌子面坍塌，需要对隧道不同埋深（１０ｍ、２０ｍ、４０ｍ、６０ｍ）掌子面的稳定性进行分析。若掌子面不稳定，需要采用水平旋喷桩进行超前加固，根据水平旋喷桩采用最大长度加固掌子面的情况，分析其掌子面的加固效果，确定水平旋喷桩作为超前加固是否可行。蒙华铁路万荣隧道采用两种设备施作水平旋喷桩：第一种为ＳＴ６０液压钻机，每循环旋喷加固长度１５ｍ、开挖１２ｍ、搭接３ｍ；第二种为ＴＹ４００多功能钻机，每循环旋喷加固长度１０ｍ、开挖７ｍ、搭接３ｍ。３．１建立数值模型砂质新黄土地质参数较差，黄土又具有湿陷性，遇水后物理力学参数急剧降低，因此在砂质新黄土中进行隧道施工，对掌子面的稳定性分析是非Ⅵ常必要的。本文对蒙华铁路万荣隧道的级围岩，采用ＦＬＡＣ３Ｄ有限差分软件分析掌子面的稳定性，—为简化计算，取二维进行分析，采用ＭｏｈｒＣｏｌｏｕｍｂ准则。数值计算模型如图２所示，结合地勘资料，确定地层的物理力学参数如表１所示。，．２一鍪≯１。鲁王卓荨；；≯ｏｏｃ＋６ｎ盈ｏ｛；》。≮穗８＋宝季Ｎ≮１汀｝扎骓帮峪—鞋万方数据・隧道／地下工程・表１围岩物理力学参数密度／压缩模摩擦粘聚围岩泊松比（ｋｇ・ｍ一３）量／ＭＰａ角／（ｏ）力／ｋＰａＱ３砂质ｌ６３０Ｏ．３５３．１７１８．３１５．９新黄土３．２掌子面稳定性分析本文选择隧道埋深６０ｍ，采用全断面开挖为最不利工况，针对是否采取水平旋喷桩进行超前加固，分析掌子面的稳定性，确定施工方案。工况一：隧道埋深６０ｍ不采取超前加固工况下，计算结果如图３～图５所示。．３００００Ｅ＋００－４—００００ＥＰ００—５００００Ｅ＋００．６—００００ＥＰ００—７００００Ｅ＋００．８．００００Ｅ＋００．９００００Ｅ＋００一１００００Ｅ＋０１．１．１０００Ｅ－旧Ｉ．１５５９Ｂ｝００图３工况一Ｘ方向位移（单位：ｍ）图４工况一ｚ方向位移（单位：ｍ）Ⅷ２１４９ｌＥ２００００Ｅ４珈１．８０００Ｅ＋００ｌ６０００Ｅ＋００１４０００Ｅ＋００１．２０００Ｅ瑚１．ｏｃ００Ｅ＋００８．００００Ｅ－０１６００００Ｅ－０１４．００００Ｅ－０１２．００００Ｅ＿０ｌｌ１７８ｌＥ４）４■■■■■■■■：图５工况一Ｍｉｓｅｓ等效塑性应变由图３、图４可知当隧道埋深为６０ｍ，采用全断面开挖，掌子面的挤出位移最大值为１１．５５９ｍ，最大沉降值为４．９２ｍ。由图５可知在水平方向塑性区的范围为１３ｍ，整个滑移带从掌子面一直贯穿到地表，表明掌子面已经坍塌，需要超前加固，防止施工中隧道掌子面坍塌。工况二：隧道埋深６０ｍ，采用水平旋喷桩作为超前加固工况下，计算结果如图６一图８所示。一３００００Ｅ＋００＿４００００Ｅ＋００．５．００００Ｅ＋００＿６００００Ｅ＋００．７．００００Ｅ＋００－８００００Ｅ＋００＿９００００Ｅ＋００．１—００００Ｅ旧１．１ｌ０００Ｅ＋０１一ｌ１５５９Ｅ－Ｆ００图６工况二Ｘ方向位移（单位：ｍ）ｏ００００Ｅ＋００．２５０００Ｅ＿０３．５００００Ｅ－０３—７５０００Ｅ＿０３．１．００００Ｅ埘．１＿２５００Ｅ也．】５伽０Ｅ－０２．１．７５００Ｅ．０２．２００００Ｅ．０口－２．１６０２Ｅ．０２图７工况二ｚ方向位移（单位：ｍ）Ｋ摊箍盯２０００Ｅ－０２＿１．１０００Ｅ－０２＿图８工况二Ｍｉｓｅｓ等效塑性应变由图６、图７可知当隧道埋深为６０ｍ，采用全断面开挖及水平旋喷桩加固时，掌子面的挤出位移最大值为１１．０ｅｍ，最大沉降值为２．１６ｃｍ；由图８可知，整个塑性区的等效塑性应变的值很小，在水平方向塑性应变大于０．００１的塑性区长度为７ｍ，表明水平旋喷桩一定程度上减小了隧道掌子面的位移和等效塑性应变，提高了掌子面的稳定性。针对不同埋深隧道采用全断面开挖时，掌子面前方塑性区长度如表２所示。表２掌子面塑性区长度ｍ埋深无加固水平旋喷桩加固塑性区减小长度１０１１２９２０８４４４０１０６４６０１３７６由表２可知，采用水平旋喷桩加固，掌子面塑性区长度明显减小。每循环采用１５ｍ水平旋喷桩加固，开挖长度为１２ｉｎ时，对于埋深６０１ＴＩ时，塑性区减小为７ｍ，加固长度超过塑性区，开挖后，仍保留铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１９（０２）７１器器黜器嚣黜黜黜黜勰飘戮黜黜黜黜滋溅瓣勰搬万方数据・隧道／地下工程・３ｍ的加固长度。因此采用１５ｍ水平旋喷桩超前加固，完全可以保证隧道掌子面的稳定。４施工关键技术４．１水平旋喷桩施工工艺水平旋喷注浆是通过一定直径的喷嘴在高压（３０．６ＭＰａ）下，将一定量的水泥混合物注人待改良的地层中的一项地层处理技术。传统注浆主要是集浆液的渗透，因此会受到地层吸收性的限制；旋喷注浆与此不同，主要基于水力劈裂。该技术主要是在高压、高速下，借助于喷射浆液的力学作用搅拌、压实、固结地层，提高了地层的力学特性，其渗透性和强度特性与混凝土相等。该工艺的工序可分为２个关键步骤：（１）采用钻杆进行钻孔，深度不小于隧道直径，钻杆尾部配有特殊注浆装置（跟踪注浆）。（２）在拔出和旋转钻杆的同时，以设定的速度通过跟踪注浆装置进行注浆。改良土体的形状为柱形，水平方向上对洞室形成约束作用，以防止地层变形，竖直方向上可达到保护掌子面超前核心土，增加掌子面的稳定性。因此，可以在成拱效应保护下安全地进行后续隧道的开挖作业。４．２施工参数确定万荣隧道根据超前地质预报和开挖揭示地质，鉴于隧道内砂层分布起伏不定，超前水平旋喷预加固有全断面砂层、上台阶砂层、中台阶砂层、下台阶砂层四种特征，且局部厚度大于２ｉｎ以上的情况下，采取水平旋喷施工加固。施工中在确保质量安全的前提下，为加快施工进度，进行了方案优化和设备选型，第一种为ＳＴ６０液压钻机，第二种为ＴＹ４００多功能钻机。加固范围主要为：一对掌子面周边及纵向施作水平旋喷桩，二对上台阶和中台阶拱脚施作锁脚旋喷桩。两种钻机加固全断面砂层示意图分别如图９、图１０所示。图９全断面砂层ＳＴ６０钻机旋喷布孔示意（单位：ｃｍ）７２铁道建筑技术鬻旋喷桩矗叠ｉ箩黟搿簟长４ｍ．内２眦钢水平旋喷桩顶面２钢管图１０全断面砂层丁Ｙ４００钻机旋喷布孔示意（单位．ｃｍ）在具体了解万荣隧道工程地质和水文地质特性的基础上及确保施工质量安全的前提下，充分发挥所选设备的功能和优势，通过现场反复试验研“究，确立了拱顶咬合紧密封，边墙密贴不漏砂，底”部扎实保稳定，中间稳固不坍溜水平旋喷桩超前加固方案制定原则，对水平旋喷桩参数进行了优化，降低了成本，减少了投资，加快了施工进度。（１）ＴＹ４００钻机利用ＴＹ４００钻机小而巧的施工特点，通过３个台阶对掌子面进行加固，既保证了旋喷加固效果，又避免了转换台阶、调整施工工序，做到了旋喷、开挖工序衔接紧凑，施工安全快速推进。施工中根据砂层段落地质情况，进行水平高压旋喷施工，及时“分析、总结、确定了施工参数，确立了顶密封、边密”贴、底扎实、中稳定旋喷方案制定原则，即水平旋“喷桩拱顶咬合紧密封、边墙密贴不漏砂、底部扎实”不下沉、中间稳定不坍溜。旋喷桩参数：周边旋喷桩径５０ｃｍ，间距４０ｃｍ，咬合１０ＣＢ，桩长１０ｍ，搭接３ｍ；掌子面正面旋喷桩径４０ｃｍ，桩长７ｍ，不搭接，于开挖轮廓线内１ｍ设置，环向间距１．５ｍ，上、中台阶核心部位旋喷桩间距１．５～２ｍ。锁脚旋喷桩径６０ｃｍ，纵向间距６０ｃｍ，桩长４ｍ。所有旋喷桩内插蝉２钢管（ｔ＝５ｍｍ）加强桩体抗剪强度；下台阶砂层厚度小于１ｍ时，仅采用，１，４２超前密排小导管加固，长度３Ｉｎ，每两榀拱架施作一次。全断面砂层超前预加固桩布置按照隧道断面２０４．２８。范围进行布置，旋喷设计外插角为３％一５％（要分孔计算每根桩的偏角和仰角，成孔定位要精确），成桩体达到的抗压强度为５～８ＭＰａ。根据土质地层采用小导管超前支护，砂层采用水平旋喷超前支护的原则进行施工，采用ＴＹ４００钻机旋喷单桩（周边及掌子面）时间为１．５ｈ左右，锁脚旋喷桩为１ｈ左右。万荣隧道全断面砂ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１９ｆＤ２Ｊ１刮酬ｏＪ吲叫斗鸷万方数据・隧道／地下工程・层采用２台ＴＹ４００钻机每循环旋喷施作时间不超过５ｄ，月进度可保证１６ｍ。（２）ＳＴ６０钻机根据ＳＴ６０钻机旋喷加固距离长、旋喷精度高、旋喷速度快的特点，合理确定旋喷平台，优化旋喷工作室，最大程度发挥ＳＴ６０钻机旋喷优势。根据三台阶开挖法，考虑与三台阶开挖步骤衔接，结合现场实际情况，拟充分利用下台阶（填充面高度）作为旋喷作业平台。中、下台阶尽量紧跟，上台阶开挖支护到位后，中、上台阶尽量缩短，初支闭合成环进行洞渣回填、压实形成作业平台，平台距拱顶高度控制在９ｍ左右。掌子面用网喷混凝土封闭，喷射厚度１０～２０ｃｍ，并在掌子面做好返浆围挡，统一由一侧排至返浆回收池。经比选和借鉴国内外水平旋喷经验，工作室采用渐变式，长７ｍ，最大断面比原开挖轮廓扩大７０ｃｍ，即可满足ＳＴ６０钻机工况。全断面砂层旋喷参数：周边旋喷桩够００ｍｍ，环向间距４０ｃｍ，掌子面正面旋喷桩妒００ｍｍ，间距结合掌子面地质及台阶高度设置，锁脚旋喷桩拍００ｍｍ，纵向间距６０ｃｍ，长４ｍ。旋喷桩内插＋４２钢管以加—强抗剪强度，浆液配比０．６：１１．２：１。为确保掌子面稳定，同时满足ＳＴ６０钻机定位要求，掌子面采用蝉００水平旋喷桩加固，第一圈旋喷桩距开挖轮廓线１ｍ布置，环向间距１．０ｍ；第二圈距开挖轮廓线２．５ｍ布置，环向间距１．５ｍ；第三圈距开挖轮廓４ｍ，环向间距１．５ｍ。正常情况下，万荣隧道全断面砂层采用ＳＴ６０钻机，单桩旋喷１５～１８ｍ／ｈ，每循环旋喷施作时间一般为８ｄ，月进度可保证１８ｍ。４．３施工操作要点（１）施工准备应及时清洗注浆泵和旋喷钻头。（４）回浆倒运旋喷回浆收集至泥浆池后，采用泥浆泵抽送至罐车，运输至洞外。（５）插入无缝钢管旋喷完成后应及时插入无缝钢管；每节钢管长度视现场具体情况而定，６～９ｍ最佳，两节钢管之间采用内插６２２螺纹钢并焊接的方式进行对接。（６）施工监测施工过程中为保证隧道结构的安全，防止因注浆压力过大而引起支护结构及周边围岩局部发生变形¨３｜，需对工作面后方进行实时监测，监测范围掌子面后方３０ｍ，监测频率２次／ｄ，如出现特殊情况立即停止旋喷，查明原因，采取相应措施。４．４施工效果由３．２节数值计算结果可知，采用１５ｍ水平旋喷桩超前加固后，隧道掌子面塑性区长度明显减小，完全可以保证隧道掌子面稳定。采用水平旋喷桩超前加固掌子面效果如图ｌｌ所示。◆’：凄鬻爹Ｉ一麓羁戮图１１水平旋喷桩加固效果由图１１可知，采用水平旋喷桩加固掌子面后，在掌子面及周边形成了承载环，提高了掌子面的整体承载力。旋喷桩直径最大为６０ｅｍ，最小为４０ｃｍ，密集分布在掌子面及周边，加固了围岩。通过水平旋喷桩预加固掌子面１５ｍ，一次开挖１２ｍ，预留３ｍ搭接，可保证掌子面前方稳定。因此砂质新黄土隧道掌子面采用水平旋喷桩超前加固是完全可靠的。根据现场实际情况，按设备工况要求进行准。沣士．；备，包括掌子面封闭、场地平整、测量放样、浆液配。ｚ．采瞄置、泥浆池施作等，同时做好专用电力线、专用信息万荣隧道穿越砂质新黄土地层，围岩条件较传输联络系统准备，确保现场满足施工要求。差，极易发生涌砂、坍塌等危险，施工难度大。为确（２）钻孔定位保工程安全、顺利完工，本文对万荣隧道砂质新黄分孔计算每根桩的偏角和仰角形成交底，现场土地层水平旋喷桩超前加固施工技术进行研究，保技术人员和钻机司机在钻孔之前按钻孔方位角进证了施工质量及安全，为今后黄土隧道的施工提供行点位复测和角度定位调整，确保施工精度。技术支撑。（３）钻孔旋喷（１）采用数值模拟的方法分析了隧道在不同埋旋喷前复核各项注浆参数，设置好钻机旋喷的深、有无水平旋喷桩超前加固ｚ，７＠ｔ掌子面的情转速和提拔速度；开始旋喷后时刻关注孔口返浆情况，结果表明：无超前加固时隧道掌子面塑性区较况，及时调整提拔速度，并做好记录。旋喷完成后大，当施作水平旋喷桩超前加固后，隧道掌子面的铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１９（０２ｌ＿｝３万方数据・隧道／地下工程・塑性区明显减小，加固效果显著。（２）针对ＴＹ４００和ＳＴ６０两种钻机，优化各自施工参数：ＳＴ６０钻机每循环旋喷加固长度１５ｍ、开挖１２ｍ、搭接３ｍ；ＴＹ４００多功能钻机，每循环旋喷加固长度１０ｍ、开挖７ｍ、搭接３ｍ。“（３）研究形成拱顶咬合紧密封，边墙密贴不漏”砂，底部扎实保稳定，中间稳固不坍溜为原则的水平旋喷桩超前加固施工关键技术。参考文献［１］王东平．软弱围岩浅埋大断面隧道下穿村庄施工控制—技术［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１７（１０）：８０８３，１１７．［２］付亚雄，郑宏．软黏土地层顶管隧道掌子面稳定性数值研究［Ｊ］．地下空间与工程学报，２０１７，１３（Ｓ２）：６２３—６３２．［３］周振梁，谭忠盛，苏河修，等．隧道下穿富水软弱不均匀地层沉降控制技术研究［Ｊ］．土木工程学报，２０１７，—５０（８２）：１５３１５９．［４］关宝树．软弱围岩隧道变形及其控制技术［Ｊ］．隧道建—设，２０１１，３１（１）：１１７．［５］吴应明，仲维玲．长大铁路隧道软弱围岩双层初支监测＊＋＊＋＊＋＊－－Ｉ－一＋＊＋—技术研究［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１８（５）：８５８７，１１８．［６］赵涛．细砂层隧道水平旋喷桩超前预加固施工技术—［Ｊ］．施工技术，２０１８，４７（１４）：４４４７，８２．［７］王志丰，王亚琼，谢永利．单根水平旋喷桩施工引起地表隆起变形规律研究［Ｊ］．中国公路学报，２０１６，２９—（７）：１１７１２３．［８］王庆国，孙玉永．旋喷桩加固对控制盾构下穿铁路变形数值分析［Ｊ］．地下空间与工程学报，２００８（５）：８６０—８６４．［９］安关峰，张洪彬，刘添俊．旋喷群桩复合地基承载特性—的数值分析［Ｊ］．岩土力学，２０１２，３３（３）：９０６９１２．［１０］赵洪波．大断面黄土隧道施工及工后沉降数值分析—［Ｊ］．西部探矿工程，２００５（１０）：１０１１０３．［１１］狄宏规，冷伍明，周顺华，等．朔黄重载铁路基斜向高压旋喷桩加固效果［Ｊ］．同济大学学报（自然科学—版），２０１３，４ｌ（１２）：１８１８１８２３．［１２］ＷＯＮＧＳＡＲＯＪＪ，ＳＯＧＡＫ，ＭＡＩＲＲＪ．Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ－ｉｎ－ｄｕｃｅｄｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｓｉｎｌｏｎｄｏｎ‰Ｃｌａｙ［Ｊ］．ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，２０１３，６３（１３）：１１０３．［１３］林安宁．水平旋喷超前预加固新技术在处理隧道坍塌方中的应用［Ｊ］．兰州交通大学学报，２０１４，３３（１）：４４—４８－＋－－Ｉ－－－４＂－－－４－－－４－－－－１－－＋－＋－＋－＋－＋－－－Ｉ－－－Ｉ－－－Ｉ－－－Ｉ－（上接第４８页）—通用机械，２０１１（１２）：８０８３．［４］武圣山．薛德华．绿色节能及能效管理综合集成技术６结论及意义…—研究与实践．安装，２０１８（７）：２３２５．通过设备的选择，水泵的选择，并通过设备高［５］寇清清・浅析绿色建筑中节能技术和质量控制［Ｊ］・黑效地运行，其科学有效的节能手段达到了高效节能龙江科捞唐息，２０１１（２３）：２９６．箜恐，大量的数据也表明无负压设备具有高效№１篇；黧糕，复及２０１８景观（７）：萋攀设计方案曲母龇从…Ⅵ¨…“∞’一ｗ・…一誓Ｂｆｆ过ｒ－Ｉ＇．ｏＩ：：【上计鼾徽鉴供水兰备㈣ｏｏ．ｔ＂１冀擐：Ｚ：－嚣裹嚣紫水耗电量为１９５０ｋｗｈ。无负压设备的１０００ｔ水［８］燕达，陈友明，潘毅群，等．我国建筑能耗模拟的研究耗电量为７０４・６ｋＷｈ。无负压设备相对于变频供—现状与发展［Ｊ］．建筑科学，２０１８（ｉ０）：１３０１３８．水设备的节能率为６３．８７％。通过经济性地比较［９］中华人民共和国建设部．建筑给水排水及采暖工程施分析，使用无负压设备５年即能收回先期多投人工质量验收规范：ＧＢ—５０２４２２００２［ｓ］．北京：中国建的资金。—筑工业出版社，２００２：１３１５．参考文献≥ｎ叫妻裟慧篙ｊ誉；篓嚣嚣翟［１］冯为为．提升能源综合利用效率推动互联网＋节能—２００３：１６１７．低碳创新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