铁路隧道
2
012
年3
月3日，考察组与意大利专业设计、施工、设备和材料的ROCKSOIL公司、
TREVI公司、SOILMEC公司、MACCAFERRCI公司进行了新意法施工技术交流，并考察了已经运营米兰城市地铁威尼斯车站蜂窝拱结构。
意大利新意法由Pietro Lunardi教授通过对数百座隧道工程进行理论和试验研究而提出来，其核心是通过强大的超前支护及加固技术（包括隧道掌子面前方超前核心土的加固），以控制围岩变形，达到隧道安全开挖的目的。该技术尤其适宜于复杂多变的不良地层，以及地表沉降要求较高的地下工程。超前支护技术主要包括水平旋喷注浆技术、预切槽技术和蜂窝拱技术。
1. 水平旋喷注浆技术
旋喷注浆是一种地层处理技术，它是通过一定直径的喷嘴在30～60MPa的高压下将一定量水泥混合物注入待改良地层中，从而形成柱状的桩体。该技术是在高压、高速下借助于喷射浆液的力学作用使地层破裂，以此搅拌、压实、固结地层。旋喷注浆工艺分为2个步骤：
（1）采用钻杆进行钻孔。（2）在拔出和旋转钻杆的同时，通过跟踪注浆装置以设定速度进行注浆。如图5-1所示。
图5-1 旋喷注浆工艺示意图
在隧道工程中，采用水平旋喷注浆技术，可以在隧道开挖断面轮廓周围一个接一个地在掌子面前方施作旋喷桩，每一根旋喷桩均与前一根旋喷桩咬合在一起，为此，可以在水平旋喷桩的保护下安全地进行后续隧道的开挖作业。采取水平旋喷桩技术在纵向方向上保护超前核心土，减轻其荷载并提供稳定性；在横向方向上形成洞室约束作用，防止地层释压和变形。隧道洞内形成的水平旋喷桩处理技术如图5-2所示。
图5-2 洞内水平旋喷桩效果图
旋喷注浆技术适用于颗粒土和粘性土地层，其抗剪强度允许在高压下通过喷射混合物而破裂。该技术可以处理非均质土层并确保获得均匀的固结度和不透水性。如果水头压力不大于5～6m，则处在静水压下的地下水位完全不会破坏改良处理效果，如果掺加适宜的速凝剂，可以在1cm/s左右的水动力下也能维持改良效果。
旋喷注浆改良土体的力学强度主要取决于浆液的水灰比及原位地层的粒度曲线。对于砂和砾石层，强度值一般在12～18MPa；对于细颗粒地层，在水泥含量高的情况下，其强度值则在2～14MPa之间变化。
旋喷注浆改良地层范围大小取决于原位天然地层的特性以及改良作业参数，一般可获得直径为φ40cm～φ80cm之间的改良土柱体。
旋喷桩目前施作的最大长度为36m。
隧道内水平旋喷需要采用专用的设备。由意大利SOILMEC公司生产的PST-60单臂隧道钻机（如右图）及其配套的7T-505J高压大流量泵站是目前国内外最先进的旋喷机械设备。该配套设备的主要技术优势体现在钻机的18m通长钻杆（加设大臂可延长桅杆至24m），钻孔施作过程中不需要加卸钻杆，一次性进钻成孔、退钻旋喷成桩，既大大提高了施工效率，又保证了成桩质量，避免了停钻、流量不足带来的断桩、缩径、桩体未咬合等一系列的质量问题。该配套设备施作一根长18m的水平旋喷桩仅需要40min，而我国国内设备需要约24h才能完成一根，且成桩质量较差，经常出现断桩现象。
2．预切槽技术
预切槽技术是沿隧道外弧轮廓线按预定的厚度和长度进行切槽。切槽采用一种特殊的机械——切槽机（如图5-4
），在切槽机上装配有链锯，链锯可在齿条和齿轮架上移动，由此