水平高压旋喷工法在预加固工程中的应用研究

【摘要】： 水平旋喷是近年来出现的一种新型岩土加固技术,是由垂直旋喷发展而来,主要可以用于地下铁道、隧道、矿山井巷、人防工程、地基加固、岩土锚固等工程的施工及特殊处理等方面。水平旋喷桩是以高压泵为动力源,通过水平钻机钻杆、喷嘴把配制好的浆液喷射到土体内。喷射流以巨大的能量将一定范围内的土体射穿,并在喷嘴作缓慢旋转和进退的同时切割土体,强制土颗粒与浆液搅拌混合。待浆液凝固后,形成水平圆柱状水泥土固结体即水平旋喷桩。当旋喷桩相互咬合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,起到防流砂、抗滑移、防渗透的作用。 论文在大量前人研究成果的基础上,从高压喷射注浆加固机理、影响因素、固结体基本物理力学性质入手,运用理论分析、数值模拟和现场试验等多种研究方法,对水平旋喷技术的作用机理与影响因素进行了较为深入的研究。主要内容包括: 通过现场试验,从钻进及提升参数、施工工艺、加固方法等方面对水平旋喷技术的常用施工参数、工艺流程及加固效果、影响因素进行了研究,对水平旋喷钻机提出合理的改进方案,并建立相关数值模型,研究了水平旋喷桩在控制土体扰动等方面的效果。从锚索的不同锚固形式、不同锚固段长度、不同大小的承压板等方面分析了水平旋喷端头扩大型锚索的锚固效果和工程效应。 根据弹性地基梁理论、有限元分析,建立了浅埋暗挖隧道超前支护的开挖扰动模型,推导出旋喷桩拱棚加固梁效应的解析解及基于弹性地基梁理论的扰动-叠加有限元模型,并运用工程实际测量结果加以验证,提出各解的适用条件。对拱棚支护效果的影响因素进行了深入研究,提出水平旋喷桩拱棚整体设计思想。 将水平旋喷桩技术应用于长沙湘江大道浏阳河隧道施工中,解决了钻机钻进效率、钻进深度、成孔存在的问题。进一步优化了加筋旋喷桩支护技术的施工工艺、技术参数。