隧道施工方法-盾构法施工之隧道端头加固技术（隧道施工课件）

隧道端头加固技术CONTENTS目录隧道端头加固高压喷射灌浆技术隧道端头加固技术隧道端头加固的目的消除构筑竖井时造成的周围涂体的松动。防止拆除临时挡土墙时震动的影响。在盾构灌入掘削面前或被拉入竖井内前能使地层自稳及防止地下水流入，降低对入口填塞物的压力防止因掘削面压力不足引起的掘削面坍塌（特别是泥水式盾构）。防止对地表沉降或对埋设物的影响。隧道端头加固技术隧道端头地层加固范围包括达到自刎的强度因素和与土质情况有关的汁水因素，这些需根据强度计算及以往的施工经验来确定。隧道端头加固方法应根据地质，水文，周围环境合理选取。应因地制宜地采用深层搅拌法，高压旋喷法，井点降水法，冷冻法等，有时可多种方法并用。深层搅拌法适合于粘性土层、淤泥质土层，高压旋喷桩适合于沙性土、粉土。隧道端头加固技术深层搅拌加固施工前确定搅拌机械的灰浆泵输浆量灰浆经输浆管达到搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工参数，并根据设计通过成桩实验，确定搅拌桩的配比等各项参数和施工工艺，用流量泵控制输浆速度是注浆泵出口压力约，保持在0.4~0.6MPa。并使搅拌提升速度与输浆速度同步。测量放线就位对中预搅下沉喷浆、搅拌、提升重复搅拌清洗机具管线移至下一桩位结束施工清洗机具管线制备水泥浆循环搅拌桩施工程序图隧道端头加固技术为保证桩端施工质量，当浆液到达出浆口后，喷浆做底30秒使浆液完全到达桩端。通过复喷的方法达到提高桩身强度的目的。搅拌次数以4次为宜。当喷浆口到达桩顶高程时，停止提升搅拌次数保证桩头均匀密实。施工时因故停浆，宜将搅拌机下沉至停浆点以下1.5m，待恢复供浆时再喷浆提升。若停机超过三小时，为防止浆液硬结堵管，先拆卸输浆管路，并进行清洗。隧道端头加固技术高压旋喷桩开始施工时，首先进行现场试验性施工，进一步确定喷射参数及施工工艺。根据加固端头范围内地层的特点，拟采用施工参数见表6-2。旋喷桩施工工艺流程见图6-3。钻导孔旋喷注浆浆液配置回灌隧道端头加固技术高压旋喷桩施工工艺流程图定孔位钻孔就位钻进造孔高喷台车就位浆液喷射旋摆提升下喷射管泥浆配制不合格终孔检查成桩移至下一孔位废浆排放沉淀池废水排放、沉渣外运水泥浆配制废浆沉淀硬化、清运隧道端头加固技术三重管法高压喷桩施工技术参数表表6-2项目技术参数高压水水压（MPa）30~35水量（L/min）80~90压缩空气气压（MPa）0.5~0.7气量（L/min）1500~3000水泥浆浆密度（kg/L）1.5浆度（L/min）60~70提升速度（cm/min）10~15喷嘴速度（mm）1.8加浆密度（g/m³）1.2隧道端头加固技术冷冻法加固冷冻法是将自然状态下不均匀的地层通过冻结变成具有均匀力学性质的冻土，其优点是加固效果好，且冻土墙还能用温度来控制，可以确保长期处于稳定状态。对加固范围等的讨论与高压喷射注浆法一样。按一般历史建筑来计算。冷冻加固盐水冷冻液氮冷冻隧道端头加固技术高压喷射灌浆技术高压喷射法就是利用工程钻机钻孔至设计处理的深度后，用高压泥浆泵，通过安装在钻杆（喷杆）杆端置于孔底的特殊喷嘴，向周围土体高压喷射固化浆液(一般使用水泥浆液)，同时钻杆（喷杆）以一定的速度边旋转边提升，高压射流使一定范围内的土体结构破坏，并强制与固化浆液混合，凝固后便在土体中形成具有一定性能和形状的固结体。隧道端头加固技术固结体的形状和喷射流的移动方向有关。一般分为旋转喷射(简称旋喷)，定向喷射(简称定喷)和摆动喷射(简称摆喷)。旋喷桩主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度，改善地基土的变形性能，使其在上部结构荷载作用下，不至破坏或产生过大的变形。定喷固结体呈壁状，摆喷形成厚度较大的扇状固结体。定喷和摆喷通常用于地基防渗，改善地基土的水力条件及边坡稳定等工程。隧道端头加固技术高喷法如三管高喷法用压缩空气包裹高压喷射水流冲击破坏搅动土体，同时用低压灌浆泵灌入浆液，浆液被高压水、气射流卷吸带入，同时与被搅动土体混合形成固结体。加固地基，形成桩、板、墙的机理可用五种作用来说明：高压喷射流切割破坏土体作用喷流动压以脉冲形式冲击土体，使土体结构破坏出现空洞。01混合搅拌作用钻杆在旋转和提升的过程中，在射流后面形成空隙，在喷射压力作用下，迫使土粒向与喷嘴移动相反的方向(即阻力小的方向)移动，与浆液搅拌混合后形成固结体。02（一）加固机理隧道端头加固技术置换作用三重管高喷法又称置换法，高速水射流切割土体的同时，由于通入压缩空气而把一部分切割下的土粒排出灌浆孔，土粒排出后所空下的体积由灌入的浆液补入。03充填、渗透固结作用高压浆液充填冲开的和原有的土体空隙，析水固结，还可渗入一定厚度的砂层而形成固结体。04压密作用高压喷射流在切割破碎土体的过程中，在破碎带边缘还有剩余压力，这种压力对土层可产生一定的压密作用，使高喷桩体边缘部分的抗压强度高于中心部分。05隧道端头加固技术（二）基本种类按喷射介质及其管路多少可分为单管法、二管法、三管法等。单管旋喷法通过单根管路，利用高压浆液（20～30MPa），喷射冲切破坏土体，成桩直径为40～50cm。其加固质量好，施工速度快和成本低，但固结体直径较小。1二管旋喷法在单管法的基础上又加以压缩空气，并使用双通道的二重灌浆管。在管的底部侧面有一个同轴双重喷嘴，高压浆液以20MPa左右的压力从内喷嘴中高速喷出，在射流的外围加以0.7MPa左右的压缩空气喷出。在土体中形成直径明显增加的柱状固结体，达80～150cm。2隧道端头加固技术三管旋喷法使用分别输送水、气、浆三种介质的三重灌浆管。3高压水射流和外围环绕的气流同轴喷射冲切破坏土体，在高压水射流的喷嘴周围加上圆筒状的空气射流，进行水、气同轴喷射，可以减少水射流与周围介质的摩擦，避免水射流过早雾化，增强水射流的切割能力。喷嘴边旋转喷射，边提升，在地基中形成较大的负压区，携带同时压入的浆液充填空隙，就会在地基中形成直径较大、强度较高的固结体，起到加固地基的作用。隧道端头加固技术（三）浆液材料水泥是喷射灌浆的基本材料，水泥类浆液可分为以下几种类型。01普通型浆液一般采用普通硅酸盐水泥，不加任何外加剂，水灰比一般为0.8：1～1.5:1，固结体的抗压强度(28d)最大可达1.0～20MPa，适应于无特殊要求的工程。02速凝－早强型适于地下水位较高或要求早期承担荷载的工程，需在水泥浆中加入氯化钙、三乙醇胺等速凝早强剂。掺入2%氯化钙的水泥－土的固结体的抗压强度为1.6MPa，掺入4%氯化钙后为2.4MPa。隧道端头加固技术03高强型喷射固结体的平均抗压强度在20MPa以上。可以选择高标号的水泥，或选择高效能的扩散剂和无机盐组成的复合配方等。在水泥浆中掺入2～4%的水玻璃，其抗渗性有明显提高。如工程以抗渗为目的，最好使用“柔性材料”。可在水泥浆液中掺入10～50%的膨润土(占水泥重量的面分比)。此时不宜使用矿渣水泥，如仅有抗渗要求而无抗冻要者，可使用火山灰水泥。隧道端头加固技术（四）高压喷射灌浆工艺喷射范围应在现场通过试验确定。高喷固结体的范围大小与土的种类和其密实程度有较密切的关系，不同的喷射种类和喷射方式所形成的固结体大小也不相同。定喷的喷射能量集中，喷射范围较大隧道端头加固技术振冲方式成孔直接进行喷射作业的方法。喷射时应注意以下事项：灌浆深度大时，易造成上粗下细的固结体，影响固结体的承载能力或抗渗作用，因而需采用增大压力和流量或降低旋转和提升速度等措施补救；01当发现喷浆量不足而影响工程质量时，可采用复喷技术；02当冒浆量大于灌浆量的20%时，可采用提高喷射压力、缩小喷嘴直径、加快提升速度和旋转速度等措施，对冒出的浆液，可回收利用