1、千松坝隧道出口水平旋喷桩施工方案一、 工程概况千松坝隧道起止桩号ZLK176+812ZLK181+270（K176+884K181+300），全长4458/4416m。隧道所处坝上高寒地区，山岭重丘地貌，地形起伏较大。出口段被风积砂覆盖，地形平缓，地表多为林地。根据设计纵断面图显示，隧道出口ZLK181+120ZLK181+270（K181+150K181+300）段穿越风积砂地层埋深0-35米。其中ZLK181+270ZLK181+170（K181+200K181+300）采用明洞施工方案，ZLK181+090ZLK181+180（K181+124K181+200）段采用水平旋喷桩超前支护暗2、挖施工方案。隧道出口风积砂段砂层为年久风力搬运形成，颗粒均匀呈粉砂状，砂层密实度较高，风干后自然流淌，经现场检测砂层含水量为2-3%。砂层注浆扩散系数小，大管棚或小导管注浆难以扩散，不能有效的将超前支护范围内的砂层固结，粉砂会从上面超前导管缝隙中与前方掌子面流出，形成体积不等的空腔，在开挖过程中，不断有并且随着掌子面的开挖掘进粉砂层空腔不断扩大，达不到超前预支护目的，隧道开挖难以施工。二、 水平旋喷桩施工原理和技术特点（一）水平高压旋喷施工采用水平定向钻机打设水平孔，钻进至设计深度后，拨出钻杆，且同时通过水平钻机、钻杆、喷嘴以大于35MPa的压力把配制好的浆液喷射到土体内, 借助流体的冲击力切3、削土层，使喷流射程内土体遭受破坏，与此同时钻杆一面以一定的速度（20r/min）旋转，一面低速(1530cm/min)徐徐外拔，使土体与水泥浆充分搅拌混合，胶结硬化后形成直径比较均匀，具有一定强度（0.58.0Mpa）的桩体，从而使地层得到加固，当旋喷桩相互咬接后,便以同心圆形式在隧道拱顶及周边形成封闭的水平旋喷帷幕体, 水平旋喷桩具有梁效应和土体改良加强效应，能够起到防流沙、抗滑移、防渗透的作用,保证隧道掘进安全。（二）水平高压旋喷注浆技术特点1、在隧道开挖前，于掌子面前方构筑拱形刚性体，减轻传到掌子面和支护上的荷载，控制开挖引起的变形；2、因旋喷使地层变成高强度的改良体，支撑上部荷载，控制4、不良地层的坍塌现象； 3、因采用了专门的机械设备和高压喷射装置，且能够控制喷射压力，使桩体强度能够满足设计要求。三、施工方案根据现场工程地质及水文地质条件，为加固隧道拱部地层，在隧道拱部采用高压水平旋喷桩进行地层加固。（一）水平高压旋喷桩设计参数根据现场工程地质条件及现场施工情况，即在隧道拱部位置按设计要求布设水平旋喷桩，布置范围在隧道断面180度范围内，桩径600mm，桩间距为400mm，相邻桩相互咬合200mm，每排20米，55根，每排桩搭接5 m，按大角度打设，设计角度为10-15%，如下图。洞口第一循环水平旋喷桩施工结束后，开挖隧道时，开挖到10m掌子面时向前方开始外扩旋喷工作室，工作5、室长度为5.0m，工作室开挖线外扩300mm，工作室扩到现掌子面前方15.0m处，预留5.0m水平旋喷桩作为与下一循环水平旋喷桩的搭接长度。后续水平旋喷桩在具备工作室的条件下，设计长度达到20m，水平旋喷桩中心距为400mm，打设角度根据隧道坡度及工作室要求确定水平旋喷桩预导孔打设角度（初步定在5%）。施工后续循环水平旋喷桩时，预导孔打设角度均采用无线导向仪测量钻进角度，发现角度偏过大时，就及时进行纠偏。第一循环水平旋喷桩均应布置在隧道断面180度范围内。钻机安装平台标高应比最低一根旋喷桩中心标高低1.5m，平台必须修出排水沟，平台必须喷锚硬化平整，并在距掌子面后方6.0处修筑临时挡墙，蓄存钻6、进和旋喷时通出的泥沙，并且应及时排出隧道。（二）水平旋喷桩工程主要技术要求如下: 1、施工误差其精度控制在3范围内； 2、为确保相邻旋喷桩的相互咬合，应控制各桩的方位角，方位角误差控制在2范围内，曲线及咬合曲线段由项目部技术部门现场确定； 3、成桩后桩体必须满足强度要求，桩体应确保连续，均匀达到止水效果； 4、水平旋喷桩应严格按照设计桩位、桩径、桩长和桩数施工。 5、对每根桩从钻孔至成桩做以下记录：施工日期、开钻时间、结束时间、旋喷压力、旋喷提升速度、桩长、注浆量； 6、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7、均匀性，确定最佳施工参数和最佳施工工艺； 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。四、施工工艺 （一）施工准备1、设备进场（1）检查钻机运行是否正常。回油管的快速接头是否完好，机台各种油管有无损伤。启动柜是否完好（包括启动柜内的各种开关、继电器、变压器、机柜等）、三联泵有无损伤，检查液压油液面高度是否在油箱2/3的高度以上，电机是否受潮，钻具、工具是否齐全；（2）高压注浆泵运行是否正常，高压注浆管路是否畅通，压力表是否正常。2、测量放线定桩位，在隧道两侧测量放线定出两个8、同一里程点，隧道轴线，并在掌子面测量标出隧道开挖轮廓线，测量定出桩位，并编好每个桩号，用钢筋作好桩位标志。 3、钻机安装（1）平整工作平台，铺设轨道，安装立柱。场地要求平整，并挖设排水沟。要求如下： 1）钢垫板规格：长宽=250mm250mm；高强螺栓直径：16mm；钢垫板与基础固定要牢，强度要高； 2）H型钢轨找平误差3mm； 3）底盘对角线找方误差3mm； 4）斜拉筋需绷紧，交叉拉力基本相等； 5） 四柱对角误差5mm； 6）升降系统：卡瓦等上紧，加强整体性； 7）所有螺母必须拧紧，发现溢扣者必须换掉； （2）油泵、高压泵安装。要求场地平整，场地硬化，高压泵安装平稳，管路安装摆放整齐。4、9、对孔位。设备安装好后，按技术交底调整钻机角度、方位，对准孔位，孔位误差控制在50mm以内。5、制定浆液。根据施工方案和技术交底要求的配比配制水泥浆，浆液搅拌必须均匀。在制浆过程中应随时测量浆液比重，每孔高喷灌浆结束后要统计该孔的材料用量。浆液用高速搅拌机搅制，拌制浆液必须连续均匀，搅拌时间不小于3分钟，一次搅拌使用时间亦控制在4h以内。（二）钻进1、水平定向钻进方法原理水平定向钻进方法是非开挖管线施工的一种方法。该方法要求在钻进过程中能准确测定钻头在地下的位置和方向。根据钻头在钻进过程中的位置和方向同设计轨迹的差异，利用能进行调节方向的钻头（一般为楔型钻头）改变钻头的钻进方向，从而按设计要求完10、成各种管线的铺设。钻头示意图如下：如图所示：钻头内装有特制的传感器，传感器直接由15V直流供电。显示屏显示钻头的倾角(水平角度)、面向角(导向板的方向： 导向板朝上即为12点，如同钟面)。打设角度如果偏下，可以把钻头调到12点，即导向板朝上，直接顶进，此时由于导向板底板斜面面积大。受到一个向上的力，钻头轨迹就会朝上运动。同理在6点纠偏可以使钻头轨迹朝下，9点、3点分别是为左、右纠偏方向。如果角度合适，钻机会匀速旋转钻进，此时钻杆轨迹一般是平直的。所以导向钻头是上下纠偏的关键。至于左右偏差根据传感器尾端的发光装置来定，通过仪器测量参数来纠偏。2、钻孔打设：为确保钻孔质量，首应先打设23个探孔，查11、明地层变化情况及地层对钻孔角度的影响，然后根据探孔情况确定旋喷桩钻孔的打设角度。1）检查确定孔口管安装牢固后，调整钻机，对好孔位；2）将旋喷钻头及第一根钻杆送入孔口管内；3）安装密封装置；4）打开循环液排出口（循环液采用膨润土、聚丙乙烯及火碱制作的泥浆）；5）开始钻进，进孔角度按探孔确定的角度开始钻进，直到钻至设计深度；6）通过观察循环液压力变化，检查喷嘴是否堵住。7）钻进过程中要保持循环液压力1.02.0MPa，防止在钻进过程中，砂石堵住喷嘴。（三）高压旋喷1、进行高压喷浆前应检查高压注浆泵，查看泵压读数是否达到设计要求（3540MPa），泵压达到设计要求时才能开始喷浆；2、喷浆前应检查（112、）钻杆接头处是否漏气，如漏气，则应将钻杆退回，查出漏气位置重新密封，或更换钻具。（2）喷嘴是否堵住，喷嘴如堵死，则应将钻杆全部退回进行疏通，疏通后重新下管到设计深度后再进行旋喷。3、在孔底高压喷浆时应停留一定时间，然后再缓慢外拔钻杆，钻杆每外拔出0.6m，应回拖0.30m钻杆，同时高压喷浆；4、在高压喷浆时，应安排专人观察泵压变化，一旦发现泵压过低时应及时通知机台停止喷浆，查明原因后再恢复高压喷浆；5、当钻杆拔至孔口0.50m时停止注浆，关闭浆液通道，再缓慢拔出钻杆，进行封孔作业；6、每根高压旋喷钻杆拔出后应立即用清水高压冲洗干净，避免残留浆液凝固，避免下次旋喷时残留颗粒物堵喷嘴。7、喷浆参数13、：浆液要求水：水泥为1：1；注浆压力为3540Mpa；8、旋喷注浆时应注意事项:（1）接、卸钻杆要快，并且要清洗接头位置，不得残留杂物，防止喷嘴堵住；（2）旋喷过程中循环液排出口要保持畅通，如因故堵死，应松开密封装置疏通返浆通道，保持正常返浆，返浆量应控制在规范规定的20%左右。（3）如果孔内不能疏通，为避免出现抱钻等情况发生，则应将钻杆退出，直至钻孔内返浆正常后再重新下旋喷钻杆进行高压旋喷。 （4）喷射时因故障中断，应酌情尽快处理: 1）因机械故障，要尽力缩短中断时间，及早恢复灌浆； 2）如中断时间超过2小时，要采取补救措施； 3）恢复喷射时，钻杆要多伸入0.30m，保证凝结体的连续性。（514、）喷浆过程中出现冒浆时，应及时从孔口进行封堵，如果出浆量较大时，则应考虑在浆液中加入速凝剂，并控制喷浆量和喷浆速度。（6）旋喷注浆时返出的浆液要求及时排至地表。（四）封孔1、喷浆至孔口掌子面0.50m时，应停止喷浆；2、缷下孔口管最外端的密封装置，关闭循环液排出口；3、快速拔出钻杆和钻头，关闭大球阀；4、高压旋喷注浆完成后应在循环液排出口处安装压力表，然后用250泵补注浆，注浆压力控制在0.8-1.0MPa；5、补注浆完成48小时后方能缷下大球阀。（五）清洗管道及设备每根桩施工完毕后都应用清水高压冲洗管道及设备，确保管道内不留在残渣，清洗完毕后移至下一桩位。（六）钻机移到下一孔位开钻前，应核查15、相邻桩的成桩时间，后施工的桩必须在相邻桩成桩时间超过初凝时间后，前一根桩浆液达到一定强度时才能开钻，确保相邻桩相互咬合，因此移至下一孔位时应跳过1至3根后再施做较合适。水平旋喷桩施工工艺流程图沉 淀 池钻机就位试 运 转泥浆配置打设水平孔废浆排放距掌子面一米停喷旋喷拔杆清洗高压注浆泵、钻杆灰浆搅拌、过滤终孔检查桩位测放回灌浆液高压注浆泵ny五、施工难点 1、桩的连续性、均匀性控制；2、桩的强度及桩的咬合控制。3、桩的长度和角度控制。六、施工组织因水平旋喷桩方案在张承高速首次采用，为加强领导，确保施工顺利进行，经理部成专项施工领导小组，9人组成。项目经理任组长，总工任副组长，生产副经理、安全部长16、隧道工程师、试验室主任、测量工程师、质检工程师、施工队长任组员。施工队配备人员：施工队长1名，机手10名，泵工6名，焊工10名，,普工20名。七、机械设备根据本工程特点和施工要求，配备以下主要专用机械设备:1、钻机：根据高压水平旋喷施工方案要求，选择HTG200型管棚钻机。2、高压泵：XPb-90E132KW型高压泵，最大压力为50Mp，最大流量为100L/min，功率为132KW。3、主要机械设备和材料表序号名称型号规格单位数量功率用 途1管棚钻机HTG-200型台4250KN旋喷搅拌桩施工2高压泵Xpb-90E台250Mp/132KW输送压力浆液3搅拌桶2m3个67.5KW调制水泥浆4泥17、浆泵BW250台215KW循环液5钻杆73 mmm150成孔6喷头个307电焊机台54、现场需配的挖掘机、装载机、运输车、施工用水、用电等机械设备与隧道其他工程通用。六、质量保证措施 1、第一棵试验桩施工完成后应进行桩的质量检测，主要检测其桩径、桩长、桩的强度等指标；2、工程开工前，认真做好技术交底，做到人人明白技术要求，个个分担技术责任；3、上岗人员必须经过技术培训，特殊工种必须持证上岗；4、由于高压浆液对土体的削切及钻杆本身的重力，钻头在钻进过程中会发生明显的下移，为此对旋喷桩，预先上仰3的设计坡度，（上仰角根据桩径、桩长、隧道坡度、地层情况及下一循环施工工作室确定），采用跳1根以上施工，18、从隧道下面往上施做旋喷桩；5、机手一定要做好钻孔测斜工作，及时进行纠偏，确保钻孔成孔精度；6、施工过程中，操作人员随时记录压力、喷浆量、钻进速度、拔钻杆速度等有效参数。施工时严格控制各种施工参数，发现问题及时汇报处理。现场施工做到及时记录、及时调整、及时汇报处理；7、注浆压力和注浆量应符合设计要求和有关规范的规定；8、高压旋喷应全孔连续进行，若中途拆卸喷射管，则应进行复喷，搭接长度不小于200mm。供浆正常的情况下，孔口回浆密度变小、且不能满足设计要求时，应加大进浆密度；9、在施工时严格遵守操作规程，班长和技术员严格进行质量自检，每根桩在对好钻机后，机手、施工队长都应亲自检查孔位偏差、钻机角度19、。 七、工期保证措施1、加强机械特别是钻机设备保养，保证机械设备完好率和出勤率。2、施工队人员数量充足，特别是机械操作人员数量必须满足施工要求。3、水泥等施工材料提前采购，不得因材料短缺而耽误施工。4、加强安全管理，防止出现安全事故而影响工期。5、加强施工技术和质量管理，防止因技术错误和施工质量不合格造成返工而影响工期。八、安全施工保证措施1、必须认真贯彻执行国家、铁道部有关安全法规、法令和相关的安全施工规章制度，严格按操作规程施工，确保安全生产、文明施工；2、必须配备安检、劳保设施和专职安全检查员，监督施工生产各环节安全规程执行情况，建立安全生产检查台帐； 3、提高安全意识，对机械设备按期进20、行检查维修，保持良好状态；4、确保人员、设备、材料、工艺、施工环境处于安全有效状态，保证安全施工；5、高压旋喷桩等在进行作业时，严格按照机械技术操作规程进行作业；做到管理人员不违章指挥，作业人员不违章操作；6、高压泵要全面检查和清洗干净，防止泵体的残渣和铁屑存在；各密封圈应完整无泄漏，安全阀中的安全销要进行试压检验，确保能在额定最高压力时断销卸压；压力表应定期检查，保证正常使用，一旦发生故障，要停泵停机排除故障；7、电工、电焊工要持证上岗，作业时要戴绝缘手套，穿绝缘鞋；8、作业现场保持清洁整齐，水泥浆在储灰罐中集中拌制，施工过程中要经常检查管道的损坏状况，避免漏浆；施工完毕后不可随意排放多余泥浆。水泥使用完毕后剩余的水泥袋要回收存放，不可随意丢弃。施工垃圾不乱堆、乱放，存放到业主指定的地点，做到垃圾日产日清；9、搬运和搅拌水泥作业人员必须带好防尘罩；10、作业人员统一着装，佩戴安全帽。11