铁路路基工程旋喷桩应用

浅谈铁路路基工程旋喷桩应用

摘要：本文通过结合某铁路工程路基施工实例，针对该工程情况而采取旋喷桩施工，从旋喷桩的应用机理出发，进一步探讨旋喷桩的施工技术，为同类工程提供参考借鉴。

关键词：路基施工；旋喷桩；喷射施工；钻孔施工 中图分类号： tu74文献标识码：a 文章编号： 项目概况

工程地质及水文地质概况；本段线路属侵蚀段低中山区，线路离既有公路较远，交通不便。覆盖土层为第四系洪积粘性土，下伏基岩、松软土主要由粉质粘粒组成，土质均匀，粘性较好，局部夹杂少量碎块石，属于ⅱ级普土，弱风化层属于ⅴ级次坚石。地震动峰值加速度为0.05g，地震烈度为6度。地下水不具有化学侵蚀性，对混凝土无腐蚀性。

旋喷桩在路基中的应用机理

在铁路路基中采用旋喷桩进行处理，旋喷桩的承载力取决于桩体的强度和地基土对桩的承载力，基于以上机理，对于旋喷桩的破坏形式则主要分成两种类型，即桩—土体系破坏类型及其桩身破坏类型。对于旋喷桩来说，其桩身强度成为决定桩承载力的决定因素。通过采取不同水泥含量形成的土-水泥校做试验，从试验结果表明，对于水泥含量低(5％、10％、15％)的桩的强度是桩承载力的控制条件，而对于水泥含量高(25％、30％)的桩，其承载力是由桩土体

系的强度决定的，即取决于桩侧摩擦力和桩端反力。

鉴于考虑到旋喷桩的桩身较易破坏，因此除桩身强度低之外，桩身强度不均是一个主要因素。在加载过程中，局部应力超过桩体剪切强度或抗压强度，开始出现破坏，从而使得破坏扩大化。根据模型试验和有限元分析结果也表明，桩头的剪切破坏区在桩头的3倍直径范围内。因此，为了应当确保这个范围内桩的强度及其均匀性对桩的承载力提供较大帮助。鉴于旋喷桩的桩身强度是承载力的决定因素时，显然通过增加桩的长度并不能提高承载力；当桩身强度较高时，增加长度则可有效地提高桩的承裁力。

基于以上旋喷桩对于加固铁路路基的机理考虑，本段路基基地采用高压旋喷桩加固。旋喷桩桩直径φ50cm,正三角形布置，正线桩间距1.2m，场坪桩间距1.4m，加固范围见横断面、平面布置图，加固深度3.6~4.6m，（并打穿软弱层置于弱风化基岩面上）。桩顶布置0.6m厚加筋碎石垫层，加筋为两层双向80kn/m土工格栅，布置形式采取如图1所示。

图1旋喷桩在路基中布置示意图图 旋喷桩施工技术

（1）钻机就位。对钻机按设计孔位就位，对于该施工环节关键的是如何保证钻孔的垂直度，最主要的做法就是对桩位采取水平校正，使钻杆轴线垂直对淮钻孔的中心位置。

（2）采取测量放样，精确布孔。在构造物下布孔的原则是以平行构造物长轴方向进行布置。在非构造物路段，一般宜以三角形布孔形式为主，正方形布孔形式为辅，这样更好地使旋喷桩在软弱土层中对桩间土起束缚作用。

（3）钻孔。钻孔过程首先应准确选取钻孔机，这是确保钻孔顺利进行的关键。从工程实践经验表明，对于标准贯入度小于40的砂类土和黏性土层，则可采取70型或76型旋转震动钻孔机；而对于地质较为坚硬的地层则可采取地质钻机钻孔；但值得注意的是对于采用地质钻钻孔时，当钻孔完毕后应当取出岩芯管将旋喷管换上，插入预定深度。当采用70型或76型钻机时，应对确保钻孔及其插管工序合二为一，即应当是钻孔完成后，插管作业即已完成。从以往成功的施工经验来看，为了能有效地避免泥砂堵塞喷嘴，可考虑采取边射水，边插管方式，但应控制水压力小于1mpa。 （4）浆液材料的选择及其注浆施工。结合成功经验，对于注浆材料的选取应主要采用纯水泥浆或在水泥中掺入少量的膨润土。从实验结果来看，对于纯水泥浆液水灰比适宜控制在0.5-1.0范围内，同时应当充分把握好最佳凝结时间。在注浆过程中应当结合注浆情况而及时调整浆液的水灰比。对于注浆量较大而且注浆压力较低时，则应当调高浆液浓度，而对于浆液胶凝时间则应缩短，从而可以有效地控制浆液扩散半径和注浆量。相反对于注浆量较小而且注桨压力较高时，则应降低浆液浓度同时延长胶凝时间，以有效地使

浆液得到充分扩散，保证注浆质量。

（5）喷射施工。重复喷射是增大旋喷直径的手段之一，一般在发生浆液喷射不足，影响固结体质量时，或工程要求较大的喷射直径时，可在第一次喷射的位置进行第二次喷射。针对本工程中出现的须旋喷较深层长桩，则结合地质勘察资料，对于不同深度地层以及不同土层而适当调整旋喷桩参数，一般情况对于施工中较深层硬土，可考虑采取增加压力和流量的方法，或者考虑采取适当降低旋转和提升速度措施，从而有效地确保较深层的桩也能达到均匀密实。

（6）冲洗及其移动机具。当旋喷提升至设计标高，而且施工完成后应即时采取用水替代浆液来把机具冲洗干净，然后移动钻孔机到新的桩孔上。

（7）冒浆处理技术。在旋喷施工中会出现土粒随部分注浆沿注浆管管壁流出地面，从工程实践经验出发，对于冒浆量小于注浆20％可不采取处理措施，但是对于冒浆量超出20％则应即时查找原则以及采取处理。对于工程中由于土层空隙较大而引起不冒浆，建议可考虑改变浆液配方，以及缩短固结时间的办法；而针对冒浆量过大，则应提高喷浆压力，同时适当缩小喷嘴孔径或加快提升、旋转速度等措施。

（8）消除固结体顶部的洞穴。旋喷水泥浆时，在浆土混合体固结过程中，由于析水作用，使固结体顶部出现一个凹穴。消除的办

法有：对于新建工程的地基，当旋喷完成以后，开挖出固结体顶部，对凹穴灌注混凝土或直接从旋喷7l中注入浆液填平凹穴。对于已经建有构筑物的地层．当旋喷泞浆结束后，在原旋喷孔位上进行第二次注浆，所用材料配方应不收缩或有膨胀性。

（9）旋喷桩的质量检验。鉴于旋喷固结体在地层中直接形成，其属于隐蔽工程，因此不能采取直观旋喷桩施工质量，而是通过相关手段来对其施工后质量采取检验。当前对旋喷桩的质量检查主要是集中在这几点：对固结体的整体性及其均匀性以及其相关的强度特性。本工程在施工结束28天后，按各规范要求进行各种质量检测；复合地基荷载试验，要求复合地基承载力不小于200kpa。开挖桩身作直径有效检查，取芯做强度试验，要求无测限抗压强度不小于3.5kpa，同时要求桩身压缩模量es不小于120 kpa。 结语

文章通过结合高压旋喷桩在某铁路软土路基加固处理施工实例出发，分析了旋喷桩加固路基的机理，结合工程成功的施工实践经验，总结出相应的施工控制技术，指出高压旋喷桩可借鉴应用于铁路路基处理中。 参考文献：

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