探讨高压旋喷桩技术在铁路地基施工中的应用

韩俊锋

【摘 要】高压旋喷桩是通过利用高压将水泥喷到土质中，从而实现桩体加固形式的施工技术。这种技术具有多种优点，如震动幅度很小、施工所占地面积非常小以及声响极低等特点，但是该种技术由于其成本比较高且在环境影响方面问题比较突出，因此使用必须要谨慎。本文通过分析高压旋喷桩技术在铁路施工中的运用情况，分析其具体施工中需要注意的一些问题。

【关键词】工艺工法概况；高压旋喷桩技术；铁路施工；应用；

【前 言】铁路施工需要多种技术参与，从路基填筑到最后建成均需要多种施工技术投入才能最终完成且保证质量。高压旋喷桩技术由于其具有的占地面积小以及声响小等优点受到铁路施工的青睐。铁路建设对国民经济建设有非常重要的现实意义，因此，从长远来看，对高压旋喷桩技术成本高但巩固质量好的问题，果断抛开成本问题坚持质量稳固才是首要考虑问题。因此，选择高压旋喷桩技术是铁路施工的正确选择，能够使铁道结构在长期荷载下保持基地形状不变形不损坏，保障铁路运输安全。

一、工艺工法概况

高压旋喷法是从20世纪70年代初期最先由日本开发的地基加固技术。它是在静压灌浆基础上引进水力采煤技术发展起来的，该技术在我国已有三十多年的应用历史。 根据喷射方法的不同，高压旋喷桩可分为单管法、二管法和三管法。单管法仅喷射水泥浆；二管法是用二重注浆管同时喷射高压水泥浆和空气两种介质；三管法是使用三重注浆管分别同时喷射水、气、水泥浆三种介质。

1.1工艺原理

高压旋喷桩加固地基分两个阶段，第一阶段为成孔阶段，即通过钻机预成孔（或驱动密封良好的喷射管）和带有1个或2个横向喷嘴的特制喷射头进行成孔，使喷射头达到预定的深度；第二阶段为喷射加固阶段，即采用高压水泥浆、高压水以一定的压力，通过喷射管由喷射头上的横向喷嘴向土中喷射，同时钻杆一边旋转一边向上提升。由于高压旋喷射流具有强大的切削能力，因此一边切削四周土体，一边与之搅拌混合，形成圆柱状的水泥与土混合的加固体，即为“旋喷桩”。

1.2工艺工法特点

①水泥浆与原地基软土就地搅拌混合，可最大限度地利用原土。

②施工设备简单，振动小，施工速度快，机械化程度高，使用成本低。

③桩体固结强度高，单桩承载力较高，软土地基加固效果好。

二、高压旋喷桩技术

工程中的高压旋喷桩技术的主要工作原理是：利用高压旋转式的喷嘴工具将已搅拌均匀的水泥浆对准已圈定好的喷射位置，通过压强超过20Mpa左右的高压将水泥急速喷向喷射位置，当水泥浆喷射速度足够强劲将土体的表层冲破，同时与固定的图层相互交融为一体，在通过冷却凝固之后与土体形成一个具有很强的抗压性、抗渗性以及高硬度的固体时，再利用喷嘴将水泥浆旋转360°将喷射而成的固体的截面截成圆形状，也就形成旋喷形状，这种技术也就是高压旋喷桩技术。

三、高压旋喷桩施工流程

3.1前期准备工作

（1）材料准备。使用材料是决定整体工程质量的首要因素，因此在进行材料选择方面要谨慎选取。选择的水泥为P.O42.5硅酸盐水泥，质量较好的速凝剂和固定剂，渗入幅度为26%左右的粉煤灰。

（2）环境设施。保障铁路周边路边畅通、水管随时能够提供充足水量、电量满足需要且供电正常、地基施工地点干净平整，地表杂草全部清除干净。

（3）机械设施：高压浆液喷射机为选择CYP-50，钻机使用型号为150型[3]。

（4）人员准备：操作人员和指挥人员总为10～15人。主指挥一名，副指挥两名，机械操作手每台机各一名，机械维修人员一名，技术检测和记录员两名，其他为后勤工作人员。

3.2施工阶段

（1）浆液准备。一般使用水泥浆液，水泥浆液需搅拌均匀，确保将内部所有的空气全部排清，浆液塑性较好且能够适度的调整其凝固的时间。其性能具有较高的硬度以及强度。

（2）钻机准备。浆液搅拌设备安装好之后进行调节，将其调整至平常所需值后固定好。预先确定好喷射区块，钻机钻嘴对准预留地点，适度调整其左中右三个区块的角度，将这三个区块全部调平之后技术员测试钻机到钻点的距离、钻机钻嘴的尺寸以及长度，钻机钻进土体最大深度，确保在进行钻孔时能够位置精准且保证质量。

（3）高压喷桩试喷。高压喷桩在装好水和石灰按1：1比例搅拌好的水泥浆后，先用高压液浆喷射器机嘴对准地面先行试喷，若出现喷射受阻或喷射速度不够等问题，则及时解决，排除一切施工时可能出现的故障。

（4）喷射浆液施工。试喷，在钻机和高压喷射机全部到位之后先行试喷，无问题之后对准早已钻开的孔口喷射。喷射，将装好水泥浆液的高压喷射机机嘴放入深孔中，固定后将水泥浆液源源不断的向内喷射，喷射时注意高压喷射机的压力值以及该压力之下的泥浆流量和流速，及时控制压力和流量，当喷射的水泥浆液塞满孔口并溢出时，立即进行高压旋喷，将喷嘴由下至上慢慢旋转360°，来回反复旋转，使其形成旋转喷浆形式，将土体和水泥浆搅拌均匀融为一体，等待冷却后即成为一个既有高硬度和强度且稳定性极高的固形体，起到稳固基地的作用。

3.3检验阶段

施工检验包括对高压喷装机的检验、材料检验以及结果质量检验等。

（1）对高压喷桩设备进行检驗工作，严格按照国家规定的计量要求进行购买，且旋喷使用的设备需处在表明的使用期限内，过期则立即淘汰使用。

（2）对使用的材料，包括水泥、凝固剂、速凝剂等要求在有效使用期限内，且在投入使用前做简单的试用实验，保证其质量过关。

（3）灌浆使用的浆液要严格按照设计要求，使用水和石灰1：1比例搅拌而成的水泥浆液，水泥浆液在搅拌之后确保均匀无杂质。在喷浆时，对浆液的流量以及密度等要不断的观察和记录，及时调整水泥浆的密度。

（4）高压喷桩在数量和长度以及安装位置上均符合设计要求，通过测量仪器进行测量。

（5）使用测量尺以及测试计将桩的位置尺寸大小等进行测量，确保其尺寸和安装位置均符合施工要求。

（6）旋喷灌浆凝固后处理，其地基在硬度、强度和稳定性上都能够满足铁路地基的设计需要，确保地基在使用时不受人为或自然震动等原因出现变形、坍塌现象，在实际测量中能够承载高荷载量而不出现变形。

（7）桩芯抗压强度需要严格控制为，当桩芯处在桩长的2/3时，桩尖抗压强度为≥1.4MPa，桩顶抗压强度为≥1.6MPa[5]。

总之，高压旋喷转技术在铁路施工中使用能够对铁路地基加固，使原有地基硬度和强度都更上一个层次，更大幅度的提高铁路地基的稳固性，保证铁路运输的安全。

参考文献：

[1]侯建杰.高压旋喷桩处理铁路软弱地基施工技术[J].山西建筑，2010，23（09）：105-106.

[2]刘新宇.浅谈高压旋喷桩进行软基处理的施工控制[J].科技传播，2010，35（15）：159-161.

[3]王拓.高压旋喷桩止水技术应用分析[J].中国高新技术企业，2010，19（31）：124.

[4]张荣.高压旋喷桩在软土地基处理中的应用[J].科技创业月刊，2011，17（02）：56-58.

[5]翟翱.公路软土路基处理综述[J].中国科技信息.2012，38（07）：184-185.