隧道施工方法-盾構(gòu)法施工之隧道端頭加固技術(shù)（隧道施工課件）

隧道端頭加固技術(shù)CONTENTS目錄隧道端頭加固高壓噴射灌漿技術(shù)隧道端頭加固技術(shù)隧道端頭加固的目的消除構(gòu)筑豎井時造成的周圍涂體的松動。防止拆除臨時擋土墻時震動的影響。在盾構(gòu)灌入掘削面前或被拉入豎井內(nèi)前能使地層自穩(wěn)及防止地下水流入，降低對入口填塞物的壓力防止因掘削面壓力不足引起的掘削面坍塌（特別是泥水式盾構(gòu)）。防止對地表沉降或?qū)β裨O(shè)物的影響。隧道端頭加固技術(shù)隧道端頭地層加固范圍包括達到自刎的強度因素和與土質(zhì)情況有關(guān)的汁水因素，這些需根據(jù)強度計算及以往的施工經(jīng)驗來確定。隧道端頭加固方法應(yīng)根據(jù)地質(zhì)，水文，周圍環(huán)境合理選取。應(yīng)因地制宜地采用深層攪拌法，高壓旋噴法，井點降水法，冷凍法等，有時可多種方法并用。深層攪拌法適合于粘性土層、淤泥質(zhì)土層，高壓旋噴樁適合于沙性土、粉土。隧道端頭加固技術(shù)深層攪拌加固施工前確定攪拌機械的灰漿泵輸漿量灰漿經(jīng)輸漿管達到攪拌機噴漿口的時間和起吊設(shè)備提升速度等施工參數(shù)，并根據(jù)設(shè)計通過成樁實驗，確定攪拌樁的配比等各項參數(shù)和施工工藝，用流量泵控制輸漿速度是注漿泵出口壓力約，保持在0.4~0.6MPa。并使攪拌提升速度與輸漿速度同步。測量放線就位對中預(yù)攪下沉噴漿、攪拌、提升重復(fù)攪拌清洗機具管線移至下一樁位結(jié)束施工清洗機具管線制備水泥漿循環(huán)攪拌樁施工程序圖隧道端頭加固技術(shù)為保證樁端施工質(zhì)量，當(dāng)漿液到達出漿口后，噴漿做底30秒使?jié){液完全到達樁端。通過復(fù)噴的方法達到提高樁身強度的目的。攪拌次數(shù)以4次為宜。當(dāng)噴漿口到達樁頂高程時，停止提升攪拌次數(shù)保證樁頭均勻密實。施工時因故停漿，宜將攪拌機下沉至停漿點以下1.5m，待恢復(fù)供漿時再噴漿提升。若停機超過三小時，為防止?jié){液硬結(jié)堵管，先拆卸輸漿管路，并進行清洗。隧道端頭加固技術(shù)高壓旋噴樁開始施工時，首先進行現(xiàn)場試驗性施工，進一步確定噴射參數(shù)及施工工藝。根據(jù)加固端頭范圍內(nèi)地層的特點，擬采用施工參數(shù)見表6-2。旋噴樁施工工藝流程見圖6-3。鉆導(dǎo)孔旋噴注漿漿液配置回灌隧道端頭加固技術(shù)高壓旋噴樁施工工藝流程圖定孔位鉆孔就位鉆進造孔高噴臺車就位漿液噴射旋擺提升下噴射管泥漿配制不合格終孔檢查成樁移至下一孔位廢漿排放沉淀池廢水排放、沉渣外運水泥漿配制廢漿沉淀硬化、清運隧道端頭加固技術(shù)三重管法高壓噴樁施工技術(shù)參數(shù)表表6-2項目技術(shù)參數(shù)高壓水水壓（MPa）30~35水量（L/min）80~90壓縮空氣氣壓（MPa）0.5~0.7氣量（L/min）1500~3000水泥漿漿密度（kg/L）1.5漿度（L/min）60~70提升速度（cm/min）10~15噴嘴速度（mm）1.8加漿密度（g/m3）1.2隧道端頭加固技術(shù)冷凍法加固冷凍法是將自然狀態(tài)下不均勻的地層通過凍結(jié)變成具有均勻力學(xué)性質(zhì)的凍土，其優(yōu)點是加固效果好，且凍土墻還能用溫度來控制，可以確保長期處于穩(wěn)定狀態(tài)。對加固范圍等的討論與高壓噴射注漿法一樣。按一般歷史建筑來計算。冷凍加固鹽水冷凍液氮冷凍隧道端頭加固技術(shù)高壓噴射灌漿技術(shù)高壓噴射法就是利用工程鉆機鉆孔至設(shè)計處理的深度后，用高壓泥漿泵，通過安裝在鉆桿（噴桿）桿端置于孔底的特殊噴嘴，向周圍土體高壓噴射固化漿液(一般使用水泥漿液)，同時鉆桿（噴桿）以一定的速度邊旋轉(zhuǎn)邊提升，高壓射流使一定范圍內(nèi)的土體結(jié)構(gòu)破壞，并強制與固化漿液混合，凝固后便在土體中形成具有一定性能和形狀的固結(jié)體。隧道端頭加固技術(shù)固結(jié)體的形狀和噴射流的移動方向有關(guān)。一般分為旋轉(zhuǎn)噴射(簡稱旋噴)，定向噴射(簡稱定噴)和擺動噴射(簡稱擺噴)。旋噴樁主要用于加固地基，提高地基的抗剪強度，改善地基土的變形性能，使其在上部結(jié)構(gòu)荷載作用下，不至破壞或產(chǎn)生過大的變形。定噴固結(jié)體呈壁狀，擺噴形成厚度較大的扇狀固結(jié)體。定噴和擺噴通常用于地基防滲，改善地基土的水力條件及邊坡穩(wěn)定等工程。隧道端頭加固技術(shù)高噴法如三管高噴法用壓縮空氣包裹高壓噴射水流沖擊破壞攪動土體，同時用低壓灌漿泵灌入漿液，漿液被高壓水、氣射流卷吸帶入，同時與被攪動土體混合形成固結(jié)體。加固地基，形成樁、板、墻的機理可用五種作用來說明：高壓噴射流切割破壞土體作用噴流動壓以脈沖形式?jīng)_擊土體，使土體結(jié)構(gòu)破壞出現(xiàn)空洞。01混合攪拌作用鉆桿在旋轉(zhuǎn)和提升的過程中，在射流后面形成空隙，在噴射壓力作用下，迫使土粒向與噴嘴移動相反的方向(即阻力小的方向)移動，與漿液攪拌混合后形成固結(jié)體。02（一）加固機理隧道端頭加固技術(shù)置換作用三重管高噴法又稱置換法，高速水射流切割土體的同時，由于通入壓縮空氣而把一部分切割下的土粒排出灌漿孔，土粒排出后所空下的體積由灌入的漿液補入。03充填、滲透固結(jié)作用高壓漿液充填沖開的和原有的土體空隙，析水固結(jié)，還可滲入一定厚度的砂層而形成固結(jié)體。04壓密作用高壓噴射流在切割破碎土體的過程中，在破碎帶邊緣還有剩余壓力，這種壓力對土層可產(chǎn)生一定的壓密作用，使高噴樁體邊緣部分的抗壓強度高于中心部分。05隧道端頭加固技術(shù)（二）基本種類按噴射介質(zhì)及其管路多少可分為單管法、二管法、三管法等。單管旋噴法通過單根管路，利用高壓漿液（20～30MPa），噴射沖切破壞土體，成樁直徑為40～50cm。其加固質(zhì)量好，施工速度快和成本低，但固結(jié)體直徑較小。1二管旋噴法在單管法的基礎(chǔ)上又加以壓縮空氣，并使用雙通道的二重灌漿管。在管的底部側(cè)面有一個同軸雙重噴嘴，高壓漿液以20MPa左右的壓力從內(nèi)噴嘴中高速噴出，在射流的外圍加以0.7MPa左右的壓縮空氣噴出。在土體中形成直徑明顯增加的柱狀固結(jié)體，達80～150cm。2隧道端頭加固技術(shù)三管旋噴法使用分別輸送水、氣、漿三種介質(zhì)的三重灌漿管。3高壓水射流和外圍環(huán)繞的氣流同軸噴射沖切破壞土體，在高壓水射流的噴嘴周圍加上圓筒狀的空氣射流，進行水、氣同軸噴射，可以減少水射流與周圍介質(zhì)的摩擦，避免水射流過早霧化，增強水射流的切割能力。噴嘴邊旋轉(zhuǎn)噴射，邊提升，在地基中形成較大的負(fù)壓區(qū)，攜帶同時壓入的漿液充填空隙，就會在地基中形成直徑較大、強度較高的固結(jié)體，起到加固地基的作用。隧道端頭加固技術(shù)（三）漿液材料水泥是噴射灌漿的基本材料，水泥類漿液可分為以下幾種類型。01普通型漿液一般采用普通硅酸鹽水泥，不加任何外加劑，水灰比一般為0.8：1～1.5:1，固結(jié)體的抗壓強度(28d)最大可達1.0～20MPa，適應(yīng)于無特殊要求的工程。02速凝－早強型適于地下水位較高或要求早期承擔(dān)荷載的工程，需在水泥漿中加入氯化鈣、三乙醇胺等速凝早強劑。摻入2%氯化鈣的水泥－土的固結(jié)體的抗壓強度為1.6MPa，摻入4%氯化鈣后為2.4MPa。隧道端頭加固技術(shù)03高強型噴射固結(jié)體的平均抗壓強度在20MPa以上?？梢赃x擇高標(biāo)號的水泥，或選擇高效能的擴散劑和無機鹽組成的復(fù)合配方等。在水泥漿中摻入2～4%的水玻璃，其抗?jié)B性有明顯提高。如工程以抗?jié)B為目的，最好使用“柔性材料”?？稍谒酀{液中摻入10～50%的膨潤土(占水泥重量的面分比)。此時不宜使用礦渣水泥，如僅有抗?jié)B要求而無抗凍要者，可使用火山灰水泥。隧道端頭加固技術(shù)（四）高壓噴射灌漿工藝噴射范圍應(yīng)在現(xiàn)場通過試驗確定。高噴固結(jié)體的范圍大小與土的種類和其密實程度有較密切的關(guān)系，不同的噴射種類和噴射方式所形成的固結(jié)體大小也不相同。定噴的噴射能量集中，噴射范圍較大隧道端頭加固技術(shù)振沖方式成孔直接進行噴射作業(yè)的方法。噴射時應(yīng)注意以下事項：灌漿深度大時，易造成上粗下細(xì)的固結(jié)體，影響固結(jié)體的承載能力或抗?jié)B作用，因而需采用增大壓力和流量或降低旋轉(zhuǎn)和提升速度等措施補救；01當(dāng)發(fā)現(xiàn)噴漿量不足而影響工程質(zhì)量時，可采用復(fù)噴技術(shù)；02當(dāng)冒漿量大于灌漿量的20%時，可采用提高噴射壓力、縮小噴嘴直徑、加快提升速度和旋轉(zhuǎn)速度等措施，對冒出的漿液，可回收利用