高压旋喷桩在铁路顶进框架桥基底处理中的应用

李钢

（敦煌铁路有限责任公司，甘肃 敦煌736200）

高压旋喷桩在铁路顶进框架桥基底处理中的应用

李钢

（敦煌铁路有限责任公司，甘肃 敦煌736200）

高压旋喷桩施工技术在处理粉土、淤泥等土质的地基具有良好的效果。本文结合某公铁立交顶进框架桥的施工，对采用高压旋喷桩进行复杂地质条件下顶进框架桥施工过程中的便梁支墩和框架基底处理进行了研究。内容包括顶进框架桥支墩、框架基底、挡墙施工外侧、挡墙基底等的高压旋喷桩设计，以及高压旋喷桩的施工工艺等。研究成果对类似的工程设计与施工，具有一定的指导意义。

铁路工程；顶进框架桥；高压旋喷桩；基底处理

1　概述

在既有线顶进桥涵施工过程中，一般采用先用施工便梁对线路进行加固然后再顶进施工的方式，便梁支点一般采用钢筋混凝土挖孔桩的施工方法。这种方法在场地地质情况良好的情况下是较为成熟的。但在实际设计施工中存在一些施工地点有地下水的软土路基，且土的渗透系数较小，如粉土、淤泥质土等。在这种情况下，由于降水措施不能取得有效的结果，挖孔桩施工作业就会因软泥流入孔内而无法实施，框架基底沉降无法控制。因此，选用高压旋喷桩是一种比较合适的施工方式。

高压旋喷桩施工技术是20世纪70年代日本首先提出，它是在静压灌浆的基础上，引进水力采煤技术而发展起来的。目前国内已经进行了一些相关的研究，并在一些工程中进行了应用［1-8］。这种方法利用高压泵将水泥浆液通过钻杆端头的特制喷头，以高速水平喷入土体，借助液体的冲击力切削土层，水泥浆经注浆管喷射到地基内后，与地基土发生一系列物理化学反应，包括水泥水解和水化反应，反应生成各种水化合物后，有的又发生离子交换和团粒化作用以及凝硬反应，形成具有一定强度的水泥土固结体。高压旋喷桩的施工噪声低，振动小，可控制加固范围、方向，施工设备较简单、轻便，机械化程度高，料源广阔，施工简便。

2　工程概况

某工程为高速公路下穿铁路而设，公路与铁路斜交角度为72度，设计为1-16.0m钢筋混凝土斜交框架桥，框架净空5.50m，框架垂直铁路长度为22m。该桥址在勘探深度内地基土层主要为第四系全新统人工填筑土，冲积粉土，冲积细圆砾土及卵石土，主要分布为：（1）人工填土：主要分布于既有铁路路基，在铁路路基两侧零星分布，层厚较薄，淡黄色，成分主要为粉土，局部分布有少量圆砾土，填筑物密实度差异较大，松散～稍密，II级普通土。（2）粉土：该区地表广泛分布，浅黄色，根据勘探揭示层厚变化较大，约为1.5～14.2m，局部含有少量砂类土及少量圆砾土，潮湿～饱和，Ⅱ级普通土。（3）细圆砾土：为该区主要的下伏地层，青灰色为主，砾石成分以砂岩，石英岩，花岗岩及闪长岩为主，含砂量较大，约占20%，厚度一般大于6m，中密，饱和，Ⅱ级普通土。（4）粗圆砾土：青灰色为主，下付于粉土层，颗粒成分主要为砂岩，石英岩，粗粒花岗岩及少量的混合岩。卵石颗粒岩质坚硬，锤击声清脆，反弹现象强烈。砂类土充填，卵石磨圆度较高，浑圆状，级配较好。根据勘探孔揭示，层厚大于8m。饱和，中密，Ⅲ级硬土。

本工程关键是便梁支墩实施，根据高压旋喷桩的特性，可以采用高压旋喷桩的支墩解决这一关键难题，同时高压旋喷桩在本工程中也可以对框架基底进行处理。

3　主要设计内容

根据地质描述及地质剖面图所显示，穿越位置处粉土层厚约11m，从路肩以下将近15m，地下水位于路肩以下约2m位置，从前期施工单位进场挖探情况看，施工条件非常恶劣，经设计人员结合现场实际，选取高压旋喷桩支墩、高压旋喷桩复合地基及静压桩等措施，完成本次设计。而高压旋喷桩在四种不同位置不同的作用应用于本设计中 （如图1所示），主要包括以下几个方面。

图1　高压旋喷桩分布图

3.1线路加固设计中高压旋喷桩支墩的应用

本工程线路加固采用D24型施工便梁纵梁支撑采用高压旋喷桩钢筋混凝土支墩，钢筋混凝土支墩下设高压旋喷桩，桩直径60cm，间距50cm布置，桩深15m，具体结构尺寸详见相关设计图；在高压旋喷桩成型后凝结前按间距20cm竖向穿入Φ20钢筋。高压旋喷桩须达到90%强度后抗压强度达4MPa，抗剪强度达80kPa。本工程制作高压旋喷桩时是采用静压桩支墩支撑D16型施工便梁加固后实施的。此项是本工程得以实施的关键所在。

3.2框架基底采用高压旋喷桩注浆

框架基底高压旋喷桩注浆在D24型施工便梁加固后，开挖至旋喷桩机具操作面后进行高压旋喷桩注浆，钻孔深度为15m，注浆深度为7.7m，形成高压旋喷桩复合地基。经试验段测试地基承载力达150kpa以上。

3.3挡墙施工外侧增加高压旋喷桩防止坍塌

挡墙施工外侧增加高压旋喷桩，桩直径60cm，间距50cm布置，桩深15m。施工形式与强度同高压旋喷桩支墩。有效防止挡墙施工外侧土坍塌。

3.4挡墙基底采用高压旋喷桩注浆

挡墙基底采用高压旋喷桩注浆，高压旋喷桩，桩直径60cm，间距50cm布置，桩深7.7m，形成高压旋喷桩复合地基。

4　施工工艺

对于高压旋喷桩，按以下施工步骤和工艺进行施工。

1）测量放样：按照设计桩位进行施工放样，桩位偏差应不大于5cm，并在施工过程中进行监控。

2）钻机就位：移动钻机，使钻杆对准孔位中心，并保证钻杆的垂直度。

3）钻孔：钻机就位后，开始进行钻进。钻进时采用边喷水边钻进。钻进过程中要定时取芯确定土层类别，同时要防止钻孔偏斜。

4）喷射提升：当钻进到设计标高后停止钻进，开始喷射水泥浆及压缩空气，同时提升钻杆。钻杆提升速度应进行严格控制，不得超过相关规范的要求。

5）下喷管：下置喷杆之前应作好以下工作：孔位、轴线、喷射方向与喷射角度应符合设计要求；首先进行地面试喷，合格后方能下置喷杆；下置喷杆时应自上而下分节驳接。

6）搅浆：灌浆材料应符合有关质量标准，经抽样检查合格后方可使用。同时施工现场应设置造浆池以满足连续供浆的需要。

7）自下而上旋喷：下置喷杆到达设计深度后，先于孔底作低压注浆以置换孔内泥浆，直至孔口回浆正常后方可实施高喷灌浆。喷灌过程中的各参数应进行全过程监测。终喷后应结合封孔补浆直至孔口满浆不再产生析水下沉为止。

8）冲洗：终喷后应及时清洗搅拌机、浆池、泥浆泵、输浆管路和清理场地的余泥废渣。

5　结语

本项目在铁路既有线顶进桥涵施工中采用高压旋喷桩，不但避免了因挖孔桩在饱和土内缩孔、孔桩内泥浆倒灌使挖孔桩无法实施的难题，而且可以有效防止地下水从侧向流向顶进框架开挖范围，同时保证了框架及挡墙的基地稳定，确保了工程质量，节省了工程投资，取得了良好的工程效果，较好的解决了一些特殊地质条件下普通支点桩无法实施的难题。

［1］ 顾红伟，孔纲强，丁选明，等.高压旋喷桩处治已通车高速公路软基分析［J］.施工技术，2014，43（7）：63-66.

［2］ 李哲琳，白志华，刘露超，等.高压旋喷桩止水帷幕在人民日报社报刊综合业务楼中的应用［J］.施工技术，2014（6）：12-14.

［3］ 韩东，赵雪，丁润华.高压旋喷桩施工工艺［J］.油气田地面工程，2014（4）：80-81.

［4］ 程勇，黄显彬，麻超超，等.高压旋喷桩加固软基施工技术研讨［J］.工业建筑，2014（S1）：666-668.

［5］ 孟凯.高压旋喷桩粉砂层成桩效果的试验与研究［J］.科技风，2015（5）：68-69.

［6］ 刘源，张可能，刘创，等.复杂岩溶地区CFG桩与高压旋喷桩复合地基的应用［J］.煤田地质与勘探，2015（4）：75-78.

［7］ 朱利明，余康，张楠.高压旋喷桩施工对相邻既有高铁基础的影响分析［J］.世界桥梁，2016（1）：60-63.

［8］ 陈春凤.高压旋喷桩在运营中高速公路软基沉降处治工程的运用［J］.建材与装饰，2016（6）.

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