[12-11 16:59:40] 来源：http://www.tmgc8.com 铁路工程 阅读：3214次
摘 要 高速铁路对软土地基施工要求较高，旋喷桩施工是软土地基施工的新工艺。旋喷桩施工工艺大大提高了工效，满足了高速铁路施工要求。文章结合武广铁路客运专线工程高压旋喷桩加固软土地基实例，分析了高压旋喷桩施工技术。
关键词 软土地基 高压旋喷桩 施工技术
中图分类号 TU753 文献标识码 A
在铁路客专工程领域，高压旋喷桩处理软土地基施工方法运用逐渐推广运用，而软基的分布范围在勘测过程中难以达到和现实一致的程度，设计不够严密常常给施工过程造成较大困难，致使软土地基处理难以达到规范和设计要求，这就要求施工单位在高压旋喷桩处理软基过程中，必须作好充分的地质勘探和方案分析，充分掌握高压旋喷桩施工方法。
１ 旋喷注浆概述
高压旋喷注浆法一般用工程钻机钻至设计深度后，用高压泥浆泵等发生装置，通过安装在钻杆机端的特殊喷嘴，向周围土体喷射化学浆液（常用水泥浆液），同时钻杆以一定的速度徐徐提升，高压射流破坏了附近的土体结构，并强制与化学浆液混合，在地基中硬化成直径均匀的圆柱体。通过桩体与桩间土形成复合地基承担基础传来的荷载，可提高地基承载力和改善地基变形特性。根据工程需要调整提升速度，变化喷射压力，或变换喷嘴的直径，从而改变流量，使固结体成为所需要的设计形状。
高压旋喷法加固地基机理主要体现三方面：①高压旋喷流切割破坏土体作用，喷流以脉冲形式冲击土体，使土体结构破坏出现空洞；②混合搅拌作用，钻杆在旋转和提升的过程中，在喷射流后面形成空隙，在喷射压力作用下，迫使土粒向与喷嘴移动相反的方向（即阻力小的方向）移动，与浆液搅拌混合后发生化学反应形成固结体；③压密作用，高压喷射流在切割破碎土体的过程中，在破碎带边缘还有剩余压力，这种压力对土层有压密作用。
高压旋喷桩根据工程需要和机具设备条件，高压喷射注浆法可划分为以下三种：①单管法。单独喷射高压水泥浆液一种介质；②双管法。同轴复合喷射高压水泥浆和压缩空气两种介质。其中外喷嘴喷射压力为０．７ＭＰａ左右的压缩空气，内喷嘴喷射压力为２０ＭＰａ左右的高压浆液。高压浆液流在和它外围的环绕空气流共同作用下，对土体的破坏能力加强；③三管法。同轴复合喷射高压水流、压缩空气和水泥浆液三种介质。在以高压泵等高压发生装置产生的４０ＭＰａ左右的高压射水流周围，环绕喷射压力为０．７ＭＰａ左右的圆筒状压缩空气流，进行高压水喷射流和气流同轴喷射冲切土体，以形成较大的空隙，再另由泥浆泵注入压力为２～５ＭＰａ的水泥浆液。当采用旋喷形成圆柱状的桩体时，单管法形成桩体直径一般为０．３～０．８ｍ；三管法形成桩体直径一般为１．０～２．０ｍ；双管法形成桩体直径介于两者之间。
２ 工程概况
新建高速铁路武汉至广州高速客运专线乌龙泉至花都段区间松软土路基旋喷桩加固范围内旋喷桩共６ ７１６根，总延米８０ ５１８ｍ，地基多为淤泥、淤泥质土、粘性土、花岗岩残积层（风化层）等地基土，旋喷桩设计直径８０ｃｍ，正三角形布置，桩间距为１．８～２．５ｍ，桩长按施工设计图进行控制，按照客运专线路基施工技术指南及验收暂行标准对施工进行验收。桩顶设置０．６ｍ厚碎石垫层，垫层中铺设一层强度不小于８０ＫＮ／ｍ的双向土工格栅。
３ 施工技术方案
３．１ 布桩原则
高压旋喷桩布桩时，依据图纸要求采用三角形布桩形式，现场布桩时，横断面方向一般从线路中心往两侧坡脚布置，至路堤坡脚外不少于１根桩，均匀沉降地段的布桩一般按等间距布置。纵向不同桩间距之间的布桩，从桩间距小的一侧往桩间距大的一侧逐渐递减，递减幅度不大于０．１ｍ。加固区到非加固区时，将加固区延长１０ｍ，作为布桩过渡区，其间桩间距按不大０．２ｍ的幅度逐渐加大。不同桩长之间，设置过渡区，从短桩往长桩侧逐渐递增，递增幅度不超过０．５ｍ，当加固桩已深达硬底时，则过渡区的桩长随硬底线变化。当加固范围为存在涵洞等横向构筑物时，过渡段范围内的布桩与横向构筑物的加固措施保持协调，确保不均匀沉降满足要求。www.tmgc8.com
３．２ 施工参数确定
按照武广客运专线路基施工技术指南及验收暂行标准，通过高压旋喷桩试桩，确定为双管法施工，具体参数如下：双管法，水泥浆液的水灰比为１：１，浆压、提升等参数见表１。
３．３ 施工准备
（１）保证路通、水通、电通、场地平整。
（２）材料准备。旋喷材料水泥采用华新水泥股份有限公司生产的堡垒牌Ｐ．Ｏ４２．５水泥、粉煤灰采用岳阳化工厂生产的Ⅱ级粉煤灰、外加剂采用江苏博特新材料有限公司生产的ＪＭ－Ⅱ型外加剂。粉煤灰掺入量为２５%～３０％，外加剂掺入量为３‰。
（３）机械设备准备。采用１５０型地质钻机引孔，ＣＹＰ－５０高喷台车灌浆进行施工（见表２）。
（４）人员准备。旋喷桩单机作业每班由１０人组成，其组织分工见表３。
（５）场地准备。施工前应清除表层种植土，平整场地，再铺０．５ｍ工作垫层（碎石土），做好地表排水系统。
３．４ 高压旋喷桩施工
（１）测量放样。桩位布置严格按照设计放样定孔位，其误差控制在设计允许范围内，桩位中心点钉入小竹签并洒白灰做标记。
（２）钻机就位。将钻机安置在设计孔位上，使钻杆头对准孔位中心，为保证钻孔达到设计要求的垂直度，钻机就位后作水平校正，使钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置，旋喷注浆管的允许倾斜度不得大于１．５％。
（３）钻孔。在设计桩位的中心先用钻机钻一为旋喷管插入用的导孔，钻孔直径１２７ｍｍ，大于喷射管外径２０ｍｍ以上，钻孔实际深度超过设计０．３～０．５ｍ。钻孔施工时采取预防孔斜的措施，钻机安放要平稳牢固，加长岩芯管长度，钻进中每加一次钻具找平一次，孔位偏差≦５ｃｍ，孔斜率≦１％。
钻进过程中，出现泥浆严重漏失，孔口不返浆时，可采取加大泥浆浓度、泥浆中掺砂、向孔内充填堵漏材料或对漏失段先行灌浆等措施，直至孔口正常返浆后再继续钻进。钻进暂停或终孔待喷时，孔内应充满泥浆，防止塌孔，孔口加以保护。钻进时应详细记录孔位、孔深、地层变化和漏浆、掉钻等特殊情况及其处理措施。
（４）制浆。注浆材料采用４２．５＃级普通硅酸盐水泥与水搅拌成纯水泥浆液，水泥浆液的水灰比为１：１，水泥浆液符合设计要求后通过高压泥浆泵的压力进行注浆。旋喷用的水泥浆液在进入高压泥浆泵施喷前，要进行过滤。
（５）试喷。高压喷射管搭接好后入孔
前，先在地面上试喷，以检验旋喷机工作是否正常，排除故障。
（６）喷射灌浆。①地面试喷：钻孔验收、高喷台车就位并对准孔口后，首先应进行地面试喷；②开喷：喷射管下到设计深度后，拌制水泥浆液，供浆、水开喷；等各压力参数和流量参数均达到要求，且孔口已返出水泥浆液时，即可按设计的提升速度进行旋转喷射灌浆；③高喷灌浆应保持全孔连续一次作业，作业中拆卸喷射管等停顿后，重复喷射灌浆长度不小于０．２ｍ；④在高喷灌浆过程中，出现压力突降或骤增，孔口回浆浓度和回浆量异常，甚至不返浆等情况时，查明原因后及时处理；⑤当孔内出现严重漏浆，应停止提升，向孔内冲填粗砂、土等堵漏材料，并降低水压力、流量，在喷射水流中掺加速凝剂，加大浆液密度或进行原地灌水泥砂浆、水泥粘土浆，孔口冒浆正常后，方可继续提升；⑥供浆正常情况下，孔口回浆密度变小，不能满足设计要求时，拟采取加大进浆密度的措施予以处理；⑦如灌浆过程中发生串浆，则首先填堵被串孔，继续串浆孔的高喷灌浆，待其结束后，尽快进行被串孔的扫孔，喷射；⑧在旋喷注浆过程中，要观察冒浆情况，以及时了解土层性质和旋喷效果，验证喷射参数是否合理。冒浆量小于注浆量的２０％时，仍为正常现象，如超过２０％或完全不冒浆时。则要查明原因，采取相应措施；⑨喷浆必须连续不中断，高喷灌浆因故障后恢复施工时，停机小于４０min，可重新下入０．５ｍ后开喷、提升；若停机大于２h，必须重新钻至设计深度后重新旋喷；⑩高喷灌浆结束后，充分利用孔口回浆或水泥砂浆对已完成孔进行及时回灌，直至浆液面不再下降为止。施工中要如实记录高喷灌浆的各项参数、浆液材料用量、异常情况及处理措施等。www.tmgc8.com
（７）拔管及冲洗。完成一根旋喷桩施工后，应迅速拔出喷射注浆管，进行冲洗。为防止浆液凝固收缩影响桩顶高程，必要时可在原孔位采用冒浆回灌或第二次注浆等措施。
４ 施工质量控制
（１）高压喷射注浆所用的水泥和外加
剂品种、规格及质量应符合设计要求。
（２）浆液应严格按设计配方和试验确
定的配合比拌制，制备好的浆液应均匀，不得离析。每根桩施工过程中检验２次，观察并用浆液比重计检测浆液密度。
（３）高压旋喷桩的数量、布桩形式应符合设计。
（４）高压旋喷桩的长度应符合设计。通过测量钻杆长度进行检查。
（５）高压旋喷桩的完整性、均匀性、无侧限抗压强度均满足设计要求。旋喷桩完工后２８ｄ，在每根检测桩桩径方向１／４处、桩长范围内垂直钻孔取芯。
（６）高压旋喷桩处理后的复合地基承载力应满足设计要求。按验标频率进行平板荷载试验。
５ 施工体会
（１）机械进场后，检查设备的完好情况和性能，压力和排浆量应满足设计要求。
（２）机械就位时精确对正桩位，机座要平稳牢固，主轴倾斜度≯０．５°。
（３）严格遵守操作程序，先压水检查注浆管路，保证畅通。
（４）按设计配合比制备水泥浆液，检查合格备用。不许使用受潮或过期水泥。浆液制作时应严格按水灰比进行控制，在旋喷过程中应经常搅动浆液，防止浆液沉淀，浓度降低会影响桩体强度；浆液配制完毕后应进行过滤，过滤筛孔要小于喷嘴直径的１／２。
（５）注意钻头振入情况，估算出各土层厚度，以便决定旋喷速度和注浆参数。
（６）在旋喷注浆过程中，要观察冒浆情况，以及时了解土层性质和旋喷效果，验证喷射参数是否合理。单管注浆时，冒浆量小于计算注浆量２０％时，仍为正常现象，如超过２０％或完全不冒浆，则要查明原因，采取相应措施。
（７）在钻进和喷射注浆中，需接长或拆除钻杆时，应先停止射水或压浆，待压力下降后再进行接长或拆除钻杆。
龚 新 （中铁大桥局五公司 江西 九江 332001）
