高壓旋噴樁在鐵路頂進框架橋基底處理中的應用

李鋼

（敦煌鐵路有限責任公司，甘肅 敦煌736200）

高壓旋噴樁在鐵路頂進框架橋基底處理中的應用

李鋼

（敦煌鐵路有限責任公司，甘肅 敦煌736200）

高壓旋噴樁施工技術在處理粉土、淤泥等土質的地基具有良好的效果。本文結合某公鐵立交頂進框架橋的施工，對采用高壓旋噴樁進行復雜地質條件下頂進框架橋施工過程中的便梁支墩和框架基底處理進行了研究。內容包括頂進框架橋支墩、框架基底、擋墻施工外側、擋墻基底等的高壓旋噴樁設計，以及高壓旋噴樁的施工工藝等。研究成果對類似的工程設計與施工，具有一定的指導意義。

鐵路工程；頂進框架橋；高壓旋噴樁；基底處理

1　概述

在既有線頂進橋涵施工過程中，一般采用先用施工便梁對線路進行加固然后再頂進施工的方式，便梁支點一般采用鋼筋混凝土挖孔樁的施工方法。這種方法在場地地質情況良好的情況下是較為成熟的。但在實際設計施工中存在一些施工地點有地下水的軟土路基，且土的滲透系數較小，如粉土、淤泥質土等。在這種情況下，由于降水措施不能取得有效的結果，挖孔樁施工作業(yè)就會因軟泥流入孔內而無法實施，框架基底沉降無法控制。因此，選用高壓旋噴樁是一種比較合適的施工方式。

高壓旋噴樁施工技術是20世紀70年代日本首先提出，它是在靜壓灌漿的基礎上，引進水力采煤技術而發(fā)展起來的。目前國內已經進行了一些相關的研究，并在一些工程中進行了應用［1-8］。這種方法利用高壓泵將水泥漿液通過鉆桿端頭的特制噴頭，以高速水平噴入土體，借助液體的沖擊力切削土層，水泥漿經注漿管噴射到地基內后，與地基土發(fā)生一系列物理化學反應，包括水泥水解和水化反應，反應生成各種水化合物后，有的又發(fā)生離子交換和團粒化作用以及凝硬反應，形成具有一定強度的水泥土固結體。高壓旋噴樁的施工噪聲低，振動小，可控制加固范圍、方向，施工設備較簡單、輕便，機械化程度高，料源廣闊，施工簡便。

2　工程概況

某工程為高速公路下穿鐵路而設，公路與鐵路斜交角度為72度，設計為1-16.0m鋼筋混凝土斜交框架橋，框架凈空5.50m，框架垂直鐵路長度為22m。該橋址在勘探深度內地基土層主要為第四系全新統(tǒng)人工填筑土，沖積粉土，沖積細圓礫土及卵石土，主要分布為：（1）人工填土：主要分布于既有鐵路路基，在鐵路路基兩側零星分布，層厚較薄，淡黃色，成分主要為粉土，局部分布有少量圓礫土，填筑物密實度差異較大，松散～稍密，II級普通土。（2）粉土：該區(qū)地表廣泛分布，淺黃色，根據勘探揭示層厚變化較大，約為1.5～14.2m，局部含有少量砂類土及少量圓礫土，潮濕～飽和，Ⅱ級普通土。（3）細圓礫土：為該區(qū)主要的下伏地層，青灰色為主，礫石成分以砂巖，石英巖，花崗巖及閃長巖為主，含砂量較大，約占20%，厚度一般大于6m，中密，飽和，Ⅱ級普通土。（4）粗圓礫土：青灰色為主，下付于粉土層，顆粒成分主要為砂巖，石英巖，粗粒花崗巖及少量的混合巖。卵石顆粒巖質堅硬，錘擊聲清脆，反彈現(xiàn)象強烈。砂類土充填，卵石磨圓度較高，渾圓狀，級配較好。根據勘探孔揭示，層厚大于8m。飽和，中密，Ⅲ級硬土。

本工程關鍵是便梁支墩實施，根據高壓旋噴樁的特性，可以采用高壓旋噴樁的支墩解決這一關鍵難題，同時高壓旋噴樁在本工程中也可以對框架基底進行處理。

3　主要設計內容

根據地質描述及地質剖面圖所顯示，穿越位置處粉土層厚約11m，從路肩以下將近15m，地下水位于路肩以下約2m位置，從前期施工單位進場挖探情況看，施工條件非常惡劣，經設計人員結合現(xiàn)場實際，選取高壓旋噴樁支墩、高壓旋噴樁復合地基及靜壓樁等措施，完成本次設計。而高壓旋噴樁在四種不同位置不同的作用應用于本設計中 （如圖1所示），主要包括以下幾個方面。

圖1　高壓旋噴樁分布圖

3.1線路加固設計中高壓旋噴樁支墩的應用

本工程線路加固采用D24型施工便梁縱梁支撐采用高壓旋噴樁鋼筋混凝土支墩，鋼筋混凝土支墩下設高壓旋噴樁，樁直徑60cm，間距50cm布置，樁深15m，具體結構尺寸詳見相關設計圖；在高壓旋噴樁成型后凝結前按間距20cm豎向穿入Φ20鋼筋。高壓旋噴樁須達到90%強度后抗壓強度達4MPa，抗剪強度達80kPa。本工程制作高壓旋噴樁時是采用靜壓樁支墩支撐D16型施工便梁加固后實施的。此項是本工程得以實施的關鍵所在。

3.2框架基底采用高壓旋噴樁注漿

框架基底高壓旋噴樁注漿在D24型施工便梁加固后，開挖至旋噴樁機具操作面后進行高壓旋噴樁注漿，鉆孔深度為15m，注漿深度為7.7m，形成高壓旋噴樁復合地基。經試驗段測試地基承載力達150kpa以上。

3.3擋墻施工外側增加高壓旋噴樁防止坍塌

擋墻施工外側增加高壓旋噴樁，樁直徑60cm，間距50cm布置，樁深15m。施工形式與強度同高壓旋噴樁支墩。有效防止擋墻施工外側土坍塌。

3.4擋墻基底采用高壓旋噴樁注漿

擋墻基底采用高壓旋噴樁注漿，高壓旋噴樁，樁直徑60cm，間距50cm布置，樁深7.7m，形成高壓旋噴樁復合地基。

4　施工工藝

對于高壓旋噴樁，按以下施工步驟和工藝進行施工。

1）測量放樣：按照設計樁位進行施工放樣，樁位偏差應不大于5cm，并在施工過程中進行監(jiān)控。

2）鉆機就位：移動鉆機，使鉆桿對準孔位中心，并保證鉆桿的垂直度。

3）鉆孔：鉆機就位后，開始進行鉆進。鉆進時采用邊噴水邊鉆進。鉆進過程中要定時取芯確定土層類別，同時要防止鉆孔偏斜。

4）噴射提升：當鉆進到設計標高后停止鉆進，開始噴射水泥漿及壓縮空氣，同時提升鉆桿。鉆桿提升速度應進行嚴格控制，不得超過相關規(guī)范的要求。

5）下噴管：下置噴桿之前應作好以下工作：孔位、軸線、噴射方向與噴射角度應符合設計要求；首先進行地面試噴，合格后方能下置噴桿；下置噴桿時應自上而下分節(jié)駁接。

6）攪漿：灌漿材料應符合有關質量標準，經抽樣檢查合格后方可使用。同時施工現(xiàn)場應設置造漿池以滿足連續(xù)供漿的需要。

7）自下而上旋噴：下置噴桿到達設計深度后，先于孔底作低壓注漿以置換孔內泥漿，直至孔口回漿正常后方可實施高噴灌漿。噴灌過程中的各參數應進行全過程監(jiān)測。終噴后應結合封孔補漿直至孔口滿漿不再產生析水下沉為止。

8）沖洗：終噴后應及時清洗攪拌機、漿池、泥漿泵、輸漿管路和清理場地的余泥廢渣。

5　結語

本項目在鐵路既有線頂進橋涵施工中采用高壓旋噴樁，不但避免了因挖孔樁在飽和土內縮孔、孔樁內泥漿倒灌使挖孔樁無法實施的難題，而且可以有效防止地下水從側向流向頂進框架開挖范圍，同時保證了框架及擋墻的基地穩(wěn)定，確保了工程質量，節(jié)省了工程投資，取得了良好的工程效果，較好的解決了一些特殊地質條件下普通支點樁無法實施的難題。

［1］ 顧紅偉，孔綱強，丁選明，等.高壓旋噴樁處治已通車高速公路軟基分析［J］.施工技術，2014，43（7）：63-66.

［2］ 李哲琳，白志華，劉露超，等.高壓旋噴樁止水帷幕在人民日報社報刊綜合業(yè)務樓中的應用［J］.施工技術，2014（6）：12-14.

［3］ 韓東，趙雪，丁潤華.高壓旋噴樁施工工藝［J］.油氣田地面工程，2014（4）：80-81.

［4］ 程勇，黃顯彬，麻超超，等.高壓旋噴樁加固軟基施工技術研討［J］.工業(yè)建筑，2014（S1）：666-668.

［5］ 孟凱.高壓旋噴樁粉砂層成樁效果的試驗與研究［J］.科技風，2015（5）：68-69.

［6］ 劉源，張可能，劉創(chuàng)，等.復雜巖溶地區(qū)CFG樁與高壓旋噴樁復合地基的應用［J］.煤田地質與勘探，2015（4）：75-78.

［7］ 朱利明，余康，張楠.高壓旋噴樁施工對相鄰既有高鐵基礎的影響分析［J］.世界橋梁，2016（1）：60-63.

［8］ 陳春鳳.高壓旋噴樁在運營中高速公路軟基沉降處治工程的運用［J］.建材與裝飾，2016（6）.

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