地铁浅埋段水平方向旋喷桩超前预支护施工工法.doc

地铁浅埋段水平方向旋喷桩超前预支护施工工法.doc

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省级工法申报资料

工法名称地铁浅埋段暗挖水平方向旋喷桩超前预支护施工工法

申报单位成都华川公路建设集团有限公司

申报时间2013年10月

省级工法申报资料目录

1、四川省工法申请表

2、工法内容材料

3、企业工法批准文件复印件

4、工法应用证明原件

5、经济效益证明原件

6、工法施工工艺操作过程中关键点的照片

1.省级工法申报书

四川省工法申报表

（2013年度）

工法名称地铁浅埋段暗挖水平方向旋喷桩超前预支护施工工法

申报单位成都华川公路建设集团有限公司

推荐单位

申报时间2013年10月

工法名称

地铁浅埋段暗挖水平方向旋喷桩超前预支护施工工法

主要完成单位

1、成都华川公路建设集团有限公司

2、

3、

通讯地址

成都市青羊区敬业路青羊总部工业基地K区23栋华川集团

邮编

610071

联系人

张晓举

电话

15281035299

主要完成人

姓名

职务

职称

工作单位

张衡

技术主管

工程师

成都华川公路建设集团有限公司

工法应用的名称及时间

1、深圳地铁5号线西大区间西丽站1号风井

应用时间：

2007年12月-2011年5月

2、榆神高速公路神木一号隧道

应用时间：

2010年4月-2010年11月

3、深圳地铁2号线赤湾站～蛇口客运港站区间隧道

应用时间：

2006年12月-2010年10月

成都市华川公路建设集团有限公司

工法关键技术名称、组织审定的单位和时间

“地铁浅埋段暗挖水平方向旋喷桩超前预支护”等关键施工技术于2013年5月通过成都华川公路建设集团有限公司技术中心审定

工法关键技术获科技成果奖励的情况

该工法于2013年5月被正式颁布为成都华川公路建设集团有限公司企业工法，编号：

2013-01

原工法名称、完成单位、省级工法批准文号及工法编号（重新申报项目填写此栏）

工法内容简述：

在地铁浅埋段暗挖工程中，针对已经成功应用的工程实例，我公司对水平旋喷桩超前预支护技术进行了大量的研究，在与其他超前支护方法对比分析后，不断总结和完善形成了本工法。

该工法主要具有以下特点：

1、该工法中其钻进、搅拌、注浆同步进行，施工速度快，每小时成桩15m左右，与小导管注浆、大管棚和冷冻法相比其施工效率要高,可节约施工工期。

2、该工法可以根据不同的软弱地层条件及设计要求，旋喷的各项性能参数可根据实际需要进行调整。

3、该工法中的成型桩体内部质量均匀稳定，具有提高复合土体强度、防渗、抗滑、与支撑等多重效果，保证施工和支护结构的安全。

4、该工法其用浆量与大管棚等工法相比要小,每m水泥用量仅为100～150kg，成本较低，效益明显。

利用本工法施工，整个过程有序进行，工法各个环节得到充分的实施。

合理安排机械设备和劳动力配置，节约了工期，保证工程质量，降低了工程成本。

关键技术及保密点（有专利权的，请注明专利号）：

1、水平旋挖桩钻进角度控制。

水平旋喷桩施工，可控制钻孔仰角和方位角，能够实现相邻桩体的相互咬合，在隧道拱顶形成一个连续的旋喷桩帷幕体，保持软弱地层在隧道开挖后的稳定，为隧道掘进提供安全可靠的保障。

2、水平旋喷桩可调节注入参数、钻杆退杆速度、钻杆旋转速度及注浆压力，使水泥浆液能沿着地层的缝隙渗透扩散，水泥浆液充填原有土体的空间，与未被切割的土体保持紧密接触的圆柱桩，从而有利于控制地表沉降。

技术水平和技术难度（包括与国内外同类技术水平比较）：

目前，在国内隧道浅埋段暗挖施工中，超前支护的施工方法主要有大管棚法、小导管注浆、冷冻法，其施工工艺及质量控制措施均较为成熟。

但在水平旋喷桩超前预支护所涉及的施工控制措施方面，缺少系统性、整体性的资料与论著。

本工法根据是工程成功应用总结形成的，可为相关规范的补充或修订提供相应的依据。

该项工法主要在钻孔仰角和方位角控制、控制退杆速度和钻杆旋转速度、调节注浆压力和注入参数、拔杆喷浆等施工工艺，进行了较全面，深入的研究，形成了较为全面的施工工法，推动了企业的技术进步。

工法成熟、可靠性说明（当工法工程应用小于3项时填写）：

工程应用情况及推广应用前景：

按照本工法施工，施工更加安全、高效，该工法作为一种先进的高压灌浆加固技术，已成功用于工程实践，形成了理论及施工技术，并且取得了良好的经济效果和社会效果。

本工法适用于粘土层、沙层、粉细沙层、淤泥层等松散地层中隧道开挖前的超前预支护,也可参照用于公路隧道、深基坑、既有建筑物和新建建筑物地基等开挖支护，因此具有广阔的推广应用前景。

经济效益或者社会效益（包括节能和环保效益）：

经济效益：

以深圳地铁5号线西大区间西丽站1号风井施工为例，采用水平旋喷桩与大管棚对比分析，水平旋喷桩施工2个月，节约工期约3个月。

1、施工期间减少人工费支出84000元，节约机械材料费用129000元。

2、节约工期3个月，节约人工、机械台班费月498000元。

3、其他费用32000元

以上费用合计节约成本629000元。

社会效益：

该工法最大的特点就是机械化程度高、施工快速、安全，水平旋喷桩钻进、搅拌、同步进行，与小导管注浆法、大管棚法和冷冻法相比其效率要高。

经过反复观测，水平旋喷桩预支护能有效地控制砂体地层下沉，使隧道开挖、支护安全、快速地进行，安全及时地保证了隧道的正常掘进施工，确保施工质量、安全，节约了工期，降低了施工成本。

在施工过程中，多次受到业主、监理、设计、专家好评，树立了良好的企业形象，取得了较好的社会效益。

工法主要完成单位意见：

该工法利用水平方向旋喷桩进行地铁浅埋段暗挖超前支护施工，合理组织劳动力，细化施工工期，通过相应技术措施、科学管理等手段，从施工各个环节进行有序控制，超前支护效果良好。

在深圳地铁5号线西大区间西丽站1号风井施工实际应用中，本工法节约工期约3个月，节约施工成本629000元，确保主体工程施工安全，施工高效，降低了施工成本。

施工过程中，多次受到业主、监理、设计、专家好评，树立了良好的企业形象，取得了较好的经济和社会效益。

该工法具有推广应用价值，同意申报省级工法。

第一完成单位签章第二完成单位签章

2013年10月20日年月日

推荐单位意见：

1、如工法应用过程实例少于3项，对该工法关键技术可靠、成熟性提出意见：

2、推荐意见

（签章）

年月日

2.工法内容材料

地铁浅埋段暗挖水平方向旋喷桩超前预支护施工工法

成都市华川公路建设集团有限公司

张衡

1.前言

随着我国城市的发展，城市轨道交通得以迅速发展，一些大中型城市地铁出现了立体化发展的趋势。

随着城市轨道交通的发展，不仅隧道穿越的地层地质越来越复杂，而且地面建筑物也越来越密集，因此，隧道的施工安全问题也越来越突出。

在暗挖隧道开挖过程中，经常遇到淤泥、破碎带、涌水、涌砂等软弱地层，为确保隧道开挖的施工安全，往往采用大管棚作为超前支护方法，然后再辅以小导管注浆等手段，但是在地层中采用大管棚作为超前支护方法时，虽然能起到一定的支护作用，却不能起到抗堵水防渗的作用，不能克服富水砂层自稳性差的弱点，而通常注浆效果不太稳定且代价高昂，城市地铁暗挖隧道工程是在岩土体内部进行的，无论其埋深大小，地下岩土体的开挖会引起地表沉降和变形，而地铁线路一般都会穿过人口密集、地面建筑物林立、地下管网密布的市中心繁华地段，该区段对施工产生的地表位移和变形的要求都很高。

在这种情况下修建隧道，就必须先对工作面前方沿隧道轮廓线进行超前预支护，然后再开挖，以保证施工安全。

在深圳地铁五号线西大区间南国丽城西丽站1号风井、深圳地铁2号线赤湾站～蛇口客运港站区间隧道、陕西榆神高速公路神木一号隧道等一些暗挖施工中采用了一种超前预支护工艺----水平旋喷桩技术，成都华川公路建设集团有限公司对上述工程实践进行了总结分析，形成了此工法。

2013年5月该工法通过集团工法评审委员会评审，成为成都华川公路建设集团有限公司企业工法。

2.工法特点

2.0.1、该工法中其钻进、搅拌、注浆同步进行，施工速度快，每小时成桩15m左右，与小导管注浆、大管棚和冷冻法相比其施工效率要高,可节约施工工期。

2.0.2、该工法可以根据不同的软弱地层条件及设计要求，旋喷的各项性能参数可根据实际需要进行调整。

2.0.3、该工法中的成型桩体内部质量均匀稳定，具有提高复合土体强度、防渗、抗滑、与支撑等多重效果，保证施工和支护结构的安全。

2.0.4、该工法其用浆量与大管棚等工法相比要小,每m水泥用量仅为100～150kg，成本较低，效益明显。

3.适用范围

本工法适用于粘土层、沙层、粉细沙层、淤泥层等松散地层中地铁隧道开挖前的超前预支护,一般桩径能达到φ500mm—φ800mm。

也可参照用于公路隧道、深基坑、既有建筑物和新建建筑物地基等开挖支护。

4.工艺原理

水平旋喷桩采用水平定向钻机打设水平孔，钻进至设计深度后，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削土层，使喷流射程内土体内，借助流体的冲击力切削土层，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（15～30cm/min）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（0.5～8.0MPa）的桩体，当多个旋喷桩相互咬接后，便在隧道拱顶及周边形成封闭的水平旋喷帷幕体。

水平旋喷桩拱效应和土体改良加强效应，能够起到防变形、防流沙、防渗透的作用，同时水平旋喷桩在旋喷过程中，水泥浆液能沿着地层的缝隙有一定的渗透扩散，起到止水的效果，保证隧道掘进安全。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1、施工工艺流程图

施工准备

桩位测量

设备安装调试

开孔埋设密封装置

仪器检测

打设预导孔

泥浆排放

钻水平孔

水泥浆配制

沉淀处理

终孔检查

高压注浆

拔杆喷浆

封孔

清洗注浆钻管

5.1-1水平旋喷桩施工工艺流程图

5.2、施工操作要点：

5.2.1施工参数

1、水平旋喷桩布设于拱部150°～180°范围内，以深圳地铁五号线西大区间南国丽城西丽站1号风井为例，水平旋喷桩布设于拱部155°范围内；

2、水平旋喷桩预导孔打设角度为1.5%～2%（现有线路坡度基础上）；

3、每循环水平旋喷桩桩长30m、桩径φ500mm；

4、旋喷桩桩间距4