端头加固

深层搅拌与高压旋喷工法总结

顾名思义“端头加固”就是加固盾构机进洞或者出洞范围内与车站围护结构相邻的一定范围内的土体；目的是在洞门预埋钢环内凿除车站围护结构以后，其背后土体有良好的自稳性及止水性。端头加固是地铁盾构法施工非常重要的分项工程，它是盾构机能否成功始发及到达的关键。

二加固方案

许府巷南北端头紧邻南京市区南北交通主干道中央路，中央路地下管线密集，加固区附近有南汽老厂房及老办公楼，现场条件要求盾构机必须成功始发。我们本着“安全、可靠、经济”的方针，根据现场条件及实际施工的可行性，采用深层搅拌及高压旋喷相结合的办法进行加固。在一般地段采用Φ700单轴大功率深层搅拌桩进行搅拌施工；在与连续墙相接段采用三管高压旋喷加固。加固范围：隧道断面轮廓线外3.0米，长度6.0米。（见附图1、附图2）

1、深层搅拌

深层搅拌原理是土与水泥通过机械强制搅拌，使水泥土之间发生一系列物理化学反映，土的性质被大大改善而形成具有一定强度、整体性和水稳定性的水泥土。在水泥土中水泥的水解和水化反映是在具有一定活性的介质—土的围绕下进行的，其硬化速度较慢且较复杂。端头加固与联络通道土体加固对加固后的土体稳定及抗渗性能要求很高，

1.1 工艺流程

见文图2。

1.2 施工工艺

1.2.1 钻机定位

移动深层搅拌机到指定桩位对中，调整塔架丝杆或平台基座，使搅拌轴保持垂直。一般对中误差不超过2cm，搅拌轴垂直度偏差不超过1.0%。

1.2.2 浆液配置

（1）严格控制水灰比，一般为0.45～0.55，对袋装水泥抽检，使用经过核定准的定量容器加水；

（2）充分拌合水泥浆，每次投料后拌合时间不得少于3min；

1.2.3 送浆

将制备好的水泥浆经筛过滤后，倒入贮浆桶，开动灰浆泵，将浆液送至搅拌头。

1.2.4 钻进搅拌

钻进至桩位的设计标高（隧道底下3m）。

1.2.5 提升搅拌喷浆

证实浆液从喷嘴喷出并具有一定压力后，连续喷入水泥浆液，原地喷浆搅拌30秒。根据设计要求的成桩试验结果调整灰浆泵压力档次，使喷浆量满足要求。将搅拌头自桩端反转匀速提升搅拌，并继续喷入水泥浆，提升至桩顶，不关闭动力装置及灰浆泵。

1.2.6 重复钻进喷浆搅拌

完成提升搅拌喷浆后，操作搅拌头钻进搅拌，至设计标高后停止下沉操作，原地喷浆15秒。

1.2.7 重复提升搅拌

完成重复钻进搅拌后，将搅拌头自桩端反转匀速提升搅拌，直至地面。

1.2.8 成桩

成桩完毕，清理搅拌叶片上包裹的土块及喷浆口，桩机移至另一桩位施工。

文图2 深层搅拌桩工艺流程图

1.3 工艺参数

（1）搅拌钻杆的钻进、提升速度为0.6m/min；

（2）搅拌钻杆（轴）的转速为50r/min；

（3）一次加固面积0.24m2；

（4）施工桩长为18m；

（5）水泥浆液配合比：水：水泥=0.5：1；

（6）水泥掺入量为80kg/m（强加固区），30kg/m（弱加固区）；

（7）每根桩水泥用量：912Kg；

（8）灰浆泵压力控制在2Mpa；

（9）喷浆次数：喷浆2次（钻进、重复钻进各一次）；

（10）桩位偏差不得大于2cm，垂直度偏差不得超过1%；

深层搅拌质量控制施工要点：

1．抄平放线

施工前应平整场地，并施工范围内的自然标高，放出施工区域的灰线，确定桩位。

2．样槽开挖

由于搅拌桩梅花型密排布置的，施工中会出现较大的涌土现象，这样不利于桩顶标高的控制。因此在施工前应现先在施工范围内开挖一定深度的样槽，样槽的宽度可比施工范围增加300mm~500mm，深度应根据土的密度确定，一般取桩长的1/15~1/10。

3．探明管线

施工前应按照管线图纸探明施工范围内的所有管线，城市施工这一点非常重要，探明管线与样槽开挖同时进行。

4．机架垂直度控制

机架垂直度是决定成桩垂直度的关键，必须严格控制。不能保证垂直度在允许范围内就不能施工。

5．水泥浆制备

水泥应采用新鲜、不受潮、无结块的合格水泥，伴制时应注意控制搅拌时间、水灰比及外掺剂的掺量，严格称量下料。

6．工艺试桩

在施工前应做工艺试桩。通过试桩，熟悉施工区的土质情况，确定施工参数。7．成桩施工

7.1控制下沉及提升速度

一般预搅下沉的速度应控制在0.8m/min，喷浆提升速度不大于0.5m/min，重复搅拌升降控制在0.5~0.8m/min。

7.2严格控制喷浆速率与喷浆提升速度的关系

确保水泥浆沿桩长均匀分布，并保证在提升开始时同时注浆，在提升结束时，浆液全部喷注完毕，控制好喷浆速率与提升速度的关系十分重要。

7.3防止断桩

施工中发生意外中断注浆或提升过快现象，应立即暂停施工。重新下钻到停浆面或少浆段以下0.5m的位置，重新注浆提升，保证桩身完整，防止断桩。

7.4临桩施工

相邻桩施工的时间间隔一般不应超过24h。因故停歇时间超过24h，应采取补桩或在后施工桩中增加水泥掺量（可增加20%~30%）等措施。采取梅花型布置桩位，前后施工桩体成错位搭接形式，有利于端头加固及围护结构的止水效果。

7.5钻头及搅拌叶检查

经常性、制度性检查搅拌叶磨损情况，当发生过大磨损时，应及时更换或修补钻头，钻头直径偏差应不超过3%。

8．试块制作

一般情况下每一台班应做一组试块（3块），试模尺寸为70.7m×70.7m×70.7m，试块水泥土可在第二次提升后的搅拌叶边提取。

9．成桩记录

施工过程中必须及时做好成桩记录，不得事后补记或事前先记，成桩记录应真实反映施工状况。

2、高压旋喷

2.1 工艺流程

见文图3。

文图3 高压旋喷工艺流程图

2.2 施工工艺

2.2.1 定位

在施工过程中，必须采用跳打法以防止孔间串浆。移动地质钻机到指定桩位对中，同时保证钻机的垂直度，以使钻孔达到设计垂直度。钻机就位后，再作水平校正，使其钻杆轴线对准钻孔中心位置。

2.2.2 钻孔

钻机就位后，开启钻机钻孔，保证钻机钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm。钻进过程中要记录完整，对岩性、孔深、钻杆数量、长度、塌孔、掉块、漏浆的深度和时间记录详细，终孔后用砂袋塞住孔口，以防止杂物掉入孔内。

2.2.3 插管

钻孔完毕后，拔出芯管，插入喷射注浆管至预定深度。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水、边插管，水压力不超过1Mpa。

2.2.4 喷射注浆

喷射注浆管插入预定深度后，由下而上进行喷射注浆，注浆时注意检查浆液初凝时间、注浆流量、风量、压力、旋转提升速度等是否符合设计要求，并做好记录。注浆管分段提升时注浆搭接长度不小于100mm。冒浆量小于注浆量20%为正常，超过20%或完全不冒浆时，应查明原因，采取相应措施：（1）冒浆量过大，可提高喷射压力、适当缩小喷嘴孔径、加快提升和旋转速度。

（2）地层中较大空隙，出现不冒浆现象，可掺入速凝剂，缩短固结周期，使浆液在一定土层范围内固结；在空隙地段增大注浆量，填满空隙

后再继续正常喷浆。

2.2.5 成桩

成桩完毕，将注浆管等机具设备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆，可用水代替浆液在地面上喷射，以使泥浆管、注浆管和软管内的浆液全部排出。移动桩机至下一桩位继续施工。

2.3 工艺参数

（1）泥浆的水灰比为0.8：1，喷浆提升速度8cm/min，转数8r/min，水泥用量610kg/m。

（2）高压泵压力38Mpa，流量75L/min，注浆泵压力4Mpa，流量80L/min，风压0.6～0.7Mpa，流量6m3/min。

（3）停喷高度：距地面4m。

（4）水玻璃用量为水泥重量的1％。

2.4 质量控制

2.4.1 施工前检查

（1）对原材料的质量合格证及复验报告，拌合用水的鉴定结果的检查；

（2）浆液配方是否符合工程实际土质条件；

（3）机械设备是否正常。在施工前对施工钻机、高压泥浆泵、等作试机运行，同时确保钻杆、钻头及导流器畅通无阻；

（4）检查喷射工艺是否适合地质条件，在施工前先作工艺试喷，试喷数量不得小于2孔，必要时调整工艺参数；

（5）施工前对地下障碍情况作一普查，保证钻进及喷射达到设计要求。

2.4.2 施工中检查

（1）检查钻杆的垂直度及钻头定位；

（2）检查水泥浆液配合比及材料称量；

（3）检查钻机转速、沉钻速度、提钻速度及旋转速度等；

（4）检查喷射注浆时喷浆的压力、注浆速度及注浆量；

（5）检查孔位处的冒浆情况；

（6）喷嘴下沉标高及注浆管分段提升时的搭接长度；

（7）施工记录是否完备。施工记录在每提升1m或土层变化交界处记录一次压力、流量数据。

2.4.3 施工后检查

（1）检查固结土体的整体性及均匀性；

（2）检查固结土体的强度；

（3）检查固结土体的抗渗性；

（4）检查固结土体的有效直径。

四施工阶段常见问题的处理

施工阶段不可避免的会出现问题，只有正确分析问题原因提出解决问题的办法，才能保证加固质量。

4.1深层搅拌桩施工常见问题及其原因和处理方法（见文表）

4.2高压旋喷桩施工常见问题及其原因和处理方法（见文表）