李鋼

（敦煌鐵路有限責(zé)任公司，甘肅 敦煌736200）

高壓旋噴樁在鐵路頂進(jìn)框架橋基底處理中的應(yīng)用

李鋼

（敦煌鐵路有限責(zé)任公司，甘肅 敦煌736200）

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

鐵路工程；頂進(jìn)框架橋；高壓旋噴樁；基底處理

1　概述

在既有線頂進(jìn)橋涵施工過程中，一般采用先用施工便梁對線路進(jìn)行加固然后再頂進(jìn)施工的方式，便梁支點(diǎn)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(zhì)情況良好的情況下是較為成熟的。但在實(shí)際設(shè)計(jì)施工中存在一些施工地點(diǎn)有地下水的軟土路基，且土的滲透系數(shù)較小，如粉土、淤泥質(zhì)土等。在這種情況下，由于降水措施不能取得有效的結(jié)果，挖孔樁施工作業(yè)就會因軟泥流入孔內(nèi)而無法實(shí)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(shù)是20世紀(jì)70年代日本首先提出，它是在靜壓灌漿的基礎(chǔ)上，引進(jìn)水力采煤技術(shù)而發(fā)展起來的。目前國內(nèi)已經(jīng)進(jìn)行了一些相關(guān)的研究，并在一些工程中進(jìn)行了應(yīng)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(jīng)注漿管噴射到地基內(nèi)后，與地基土發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，包括水泥水解和水化反應(yīng)，反應(yīng)生成各種水化合物后，有的又發(fā)生離子交換和團(tuán)?；饔靡约澳卜磻?yīng)，形成具有一定強(qiáng)度的水泥土固結(jié)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(shè)備較簡單、輕便，機(jī)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(shè)，公路與鐵路斜交角度為72度，設(shè)計(jì)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(nèi)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(xì)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(cè)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(shí)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(jù)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(xì)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?；◢弾r及少量的混合巖。卵石顆粒巖質(zhì)堅(jiān)硬，錘擊聲清脆，反彈現(xiàn)象強(qiáng)烈。砂類土充填，卵石磨圓度較高，渾圓狀，級配較好。根據(jù)勘探孔揭示，層厚大于8m。飽和，中密，Ⅲ級硬土。

本工程關(guān)鍵是便梁支墩實(shí)施，根據(jù)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(guān)鍵難題，同時高壓旋噴樁在本工程中也可以對框架基底進(jìn)行處理。

3　主要設(shè)計(jì)內(nèi)容

根據(jù)地質(zhì)描述及地質(zhì)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(jìn)場挖探情況看，施工條件非常惡劣，經(jīng)設(shè)計(jì)人員結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，選取高壓旋噴樁支墩、高壓旋噴樁復(fù)合地基及靜壓樁等措施，完成本次設(shè)計(jì)。而高壓旋噴樁在四種不同位置不同的作用應(yīng)用于本設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)中高壓旋噴樁支墩的應(yīng)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(shè)高壓旋噴樁，樁直徑60cm，間距50cm布置，樁深15m，具體結(jié)構(gòu)尺寸詳見相關(guān)設(shè)計(jì)圖；在高壓旋噴樁成型后凝結(jié)前按間距20cm豎向穿入Φ20鋼筋。高壓旋噴樁須達(dá)到90%強(qiáng)度后抗壓強(qiáng)度達(dá)4MPa，抗剪強(qiáng)度達(dá)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(shí)施的。此項(xiàng)是本工程得以實(shí)施的關(guān)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(jī)具操作面后進(jìn)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(fù)合地基。經(jīng)試驗(yàn)段測試地基承載力達(dá)150kpa以上。

3.3擋墻施工外側(cè)增加高壓旋噴樁防止坍塌

擋墻施工外側(cè)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(qiáng)度同高壓旋噴樁支墩。有效防止擋墻施工外側(cè)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(fù)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(jìn)行施工。

1）測量放樣：按照設(shè)計(jì)樁位進(jìn)行施工放樣，樁位偏差應(yīng)不大于5cm，并在施工過程中進(jìn)行監(jiān)控。

2）鉆機(jī)就位：移動鉆機(jī)，使鉆桿對準(zhǔn)孔位中心，并保證鉆桿的垂直度。

3）鉆孔：鉆機(jī)就位后，開始進(jìn)行鉆進(jìn)。鉆進(jìn)時采用邊噴水邊鉆進(jìn)。鉆進(jìn)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(dāng)鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后停止鉆進(jìn)，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(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格控制，不得超過相關(guān)規(guī)范的要求。

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

6）攪漿：灌漿材料應(yīng)符合有關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)抽樣檢查合格后方可使用。同時施工現(xiàn)場應(yīng)設(shè)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(dá)設(shè)計(jì)深度后，先于孔底作低壓注漿以置換孔內(nèi)泥漿，直至孔口回漿正常后方可實(shí)施高噴灌漿。噴灌過程中的各參數(shù)應(yīng)進(jìn)行全過程監(jiān)測。終噴后應(yīng)結(jié)合封孔補(bǔ)漿直至孔口滿漿不再產(chǎn)生析水下沉為止。

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

5　結(jié)語

本項(xiàng)目在鐵路既有線頂進(jìn)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(nèi)縮孔、孔樁內(nèi)泥漿倒灌使挖孔樁無法實(shí)施的難題，而且可以有效防止地下水從側(cè)向流向頂進(jìn)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(zhì)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(zhì)條件下普通支點(diǎn)樁無法實(shí)施的難題。

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