旋噴樁技術在鐵路工程施工中的應用

鐵道第三勘察設計院集團有限公司地質路基勘察設計研究院 天津 300251

摘要：近年來，隨著社會的不斷進步以及經濟水平的快速提升，鐵路事業活動深化發展。鐵路運輸量逐年增加，軸重不斷變大，尤其是鐵路在大范圍內實現速度提高之后導致既有鐵路日趨形成較多路基病害，鐵路運輸能力受到嚴重的影響。基于此可選用高壓旋噴樁技術實施地基加固，旨在確保鐵路穩定安全可靠運行。在此，本文通過實例探討了高壓旋噴樁技術在鐵路施工中應用進行簡要探討。

關鍵詞：旋噴樁；地基處理；鐵路施工

前言

高壓旋噴樁技術主要指的是使用鉆機設備向樁底設計標高位置鉆進之后，配制好的漿液通過高壓發生裝置使液流獲得巨大能量后，從注漿管邊的噴嘴中高速噴射出來，形成一股能量高度集中的液流，直接破壞土體，噴射過程中，鉆桿邊旋轉邊提升，使漿液與土體充分攪拌混合，基于噴射流離心力及沖擊力、重力的不斷作用，混合物可通過置換或者是半置換形式完成規律性重新排列，進而在土體位置中形成一定形狀固結體，最終實現土體加固目的，完成地基有效處理。

一、工程概況

某高速鐵路客運專線某段區間松軟土路基旋噴樁加固范圍內旋噴樁共6 716 根，總延長80518m，地基多為淤泥、淤泥質土、粘性土、花崗巖殘積層（風化層）等地基土，旋噴樁設計直徑80cm，正三角形布置，樁間距為1.8～2.5m，樁長按施工設計圖進行控制，按照《鐵路路基工程施工質量驗收標準》對施工進行驗收。樁頂設置0.6m 厚碎石墊層，墊層中鋪設一層強度不小于80KN/m 的雙向土工格柵。

二、施工技術方案

1、布樁原則

高壓旋噴樁布樁時，依據圖紙要求采用三角形布樁形式，現場布樁時，橫斷面方向一般從線路中心往兩側坡腳布置，至路堤坡腳外不少于1 根樁，均勻沉降地段的布樁一般按等間距布置。縱向不同樁間距之間的布樁，從樁間距小的一側往樁間距大的一側逐漸遞減，遞減幅度不大于0.1m。加固區到非加固區時，將加固區延長10m，作為布樁過渡區，其間樁間距按不大0.2m 的幅度逐漸加大。不同樁長之間，設置過渡區，從短樁往長樁側逐漸遞增，遞增幅度不超過0.5m，當加固樁已深達硬底時，則過渡區的樁長隨硬底線變化。當加固范圍為存在涵洞等橫向構筑物時，過渡段范圍內的布樁與橫向構筑物的加固措施保持協調，確保不均勻沉降滿足要求。

2、施工參數確定

按照《鐵路路基工程施工質量驗收標準》，通過高壓旋噴樁試樁，確定為雙管法施工，具體參數如下：雙管法，水泥漿液的水灰比為1：1，漿壓、提升等參數見表1。

3、施工準備

（1）保證路通、水通、電通、場地平整。

（2）材料準備。旋噴材料水泥采用某廠生產的P.O42.5水泥、粉煤灰采用Ⅱ級粉煤灰、粉煤灰摻入量為25%～30%，外加劑摻入量為3‰。

（3）機械設備準備。采用150 型地質鉆機引孔，CYP-50 高噴臺車灌漿進行施工（見表2）。

（4）人員準備。旋噴樁單機作業每班由10 人組成，其組織分工見表3。

（5）場地準備。施工前應清除表層種植土，平整場地，再鋪0.5m 工作墊層（碎石土），做好地表排水系統。

4、高壓旋噴樁施工

（1）測量放樣。樁位布置嚴格按照設計放樣定孔位，其誤差控制在設計允許范圍內，樁位中心點釘入小竹簽并灑白灰做標記。

（2）鉆機就位。將鉆機安置在設計孔位上，使鉆桿頭對準孔位中心，為保證鉆孔達到設計要求的垂直度，鉆機就位后作水平校正，使鉆桿軸線垂直對準鉆孔中心位置，旋噴注漿管的允許傾斜度不得大于1.5%。

（3）鉆孔。在設計樁位的中心先用鉆機鉆一為旋噴管插入用的導孔，鉆孔直徑127mm，大于噴射管外徑20mm 以上，鉆孔實際深度超過設計0.3～0.5m。鉆孔施工時采取預防孔斜的措施，鉆機安放要平穩牢固，加長巖芯管長度，鉆進中每加一次鉆具找平一次，孔位偏差≦5cm，孔斜率≦1%。鉆進過程中，出現泥漿嚴重漏失，孔口不返漿時，可采取加大泥漿濃度、泥漿中摻砂、向孔內充填堵漏材料或對漏失段先行灌漿等措施，直至孔口正常返漿后再繼續鉆進。鉆進暫停或終孔待噴時，孔內應充滿泥漿，防止塌孔，孔口加以保護。鉆進時應詳細記錄孔位、孔深、地層變化和漏漿、掉鉆等特殊情況及其處理措施。

（4）制漿。注漿材料采用42.5# 級普通硅酸鹽水泥與水攪拌成純水泥漿液，水泥漿液的水灰比為1：1，水泥漿液符合設計要求后通過高壓泥漿泵的壓力進行注漿。旋噴用的水泥漿液在進入高壓泥漿泵施噴前，要進行過濾。

（5）試噴。高壓噴射管搭接好后入孔前，先在地面上試噴，以檢驗旋噴機工作是否正常，排除故障。

（6）噴射灌漿。

a地面試噴：鉆孔驗收、高噴臺車就位并對準孔口后，首先應進行地面試噴；

b開噴：噴射管下到設計深度后，拌制水泥漿液，供漿、水開噴；等各壓力參數和流量參數均達到要求，且孔口已返出水泥漿液時，即可按設計的提升速度進行旋轉噴射灌漿；

c高噴灌漿應保持全孔連續一次作業，作業中拆卸噴射管等停頓后，重復噴射灌漿長度不小于0.2m；

d在高噴灌漿過程中，出現壓力突降或驟增，孔口回漿濃度和回漿量異常，甚至不返漿等情況時，查明原因后及時處理；

e當孔內出現嚴重漏漿，應停止提升，向孔內沖填粗砂、土等堵漏材料，并降低水壓力、流量，在噴射水流中摻加速凝劑，加大漿液密度或進行原地灌水泥砂漿、水泥粘土漿，孔口冒漿正常后，方可繼續提升；

f供漿正常情況下，孔口回漿密度變小，不能滿足設計要求時，擬采取加大進漿密度的措施予以處理；

g如灌漿過程中發生串漿，則首先填堵被串孔，繼續串漿孔的高噴灌

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