高壓旋噴樁施工技術(shù)

霍偉

摘 要：文章結(jié)合具體工程實(shí)例，對(duì)高壓旋噴樁施工技術(shù)的具體技術(shù)特點(diǎn)和適用范圍進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，對(duì)其加固設(shè)計(jì)方法和施工流程等進(jìn)行闡述，旨在提升工程項(xiàng)目基礎(chǔ)可靠性，滿足工程基本需求。

關(guān)鍵詞：重載鐵路；基礎(chǔ)加固；高壓旋噴樁；施工技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：U445.55+1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）01-0058-03

Abstract： Combined with concrete engineering examples， this paper briefly analyzes the concrete technical characteristics and applicable scope of the construction technology of high pressure rotary jet grouting pile， and expounds its reinforcement design method and construction flow. The purpose of this paper is to improve the reliability of the foundation of the project and meet the basic needs of the project.

Keywords： heavy duty railway； foundation reinforcement； high pressure rotary grouting pile； construction technology

1 工程概況

本文為研究分析高壓旋噴樁施工技術(shù)，結(jié)合某一重載鐵路施工情況，研究具體高壓旋噴樁施工技術(shù)的應(yīng)用情況，并保障路基質(zhì)量，滿足重載鐵路的整體安全性。本文選取該鐵路K70+905～K71+100段路基標(biāo)段作為試驗(yàn)標(biāo)段，并選擇高壓旋噴樁施工技術(shù)對(duì)路基進(jìn)行加固處理。該重載鐵路屬于大型鐵路工程，其擔(dān)任著重要運(yùn)輸任務(wù)，但隨著運(yùn)量的增加，車(chē)輛的軸重加大和行車(chē)速度的提升，則會(huì)造成路基出現(xiàn)下沉的情況。其下沉地段路填高6～15m，既有站場(chǎng)下沉累積的量為0.3～0.5m。這些沉降因素的影響，需展開(kāi)長(zhǎng)時(shí)間的補(bǔ)碴工作，這也就導(dǎo)致碴囊的形成，造成路基的功能性受到干擾，導(dǎo)致工程的整體性能不佳。

該工程針對(duì)下沉底端的整治擬定選擇三種方案，分別為：（1）拆除線路，進(jìn)行換填；（2）實(shí)施擠密樁加固路基；（3）注漿加固路基。結(jié)合本工程實(shí)際情況，能夠得到（1）（2）兩種方案在具體實(shí)施中，工期相對(duì)較長(zhǎng)，需在天窗點(diǎn)內(nèi)施工，對(duì)于既有鐵路的加固效果不夠理想。故此，該工程選擇注漿加固的方式，并選擇高壓旋噴樁施工技術(shù)完成對(duì)路基的加固工作。

2 高壓旋噴樁施工技術(shù)研究

為保障高壓旋噴樁施工技術(shù)可得到有效應(yīng)用，需對(duì)具體的高壓旋噴樁施工技術(shù)展開(kāi)研究，分析技術(shù)特點(diǎn)、適用范圍和加固機(jī)理等進(jìn)行研究。

2.1 高壓旋噴樁施工技術(shù)特點(diǎn)

高壓旋噴樁施工技術(shù)可用于地基加固，提高地基的整體質(zhì)量，且高壓旋噴樁施工技術(shù)的特點(diǎn)顯著，具體的技術(shù)特點(diǎn)如下。

（1）施工方便。具體旋噴樁施工中，主要是選擇鉆機(jī)作為主要施工裝備，其具備體積小和機(jī)動(dòng)性強(qiáng) 特點(diǎn)，其是用于在土體中打入5～35cm的小孔，成孔后，則借助后續(xù)施工工序，可以在土體中生成一個(gè)0.5m～4.0m的柱狀體，占據(jù)空間小，能夠發(fā)揮其巨大優(yōu)勢(shì)。（2）適用范圍廣。高壓旋噴樁施工技術(shù)具有較高的適用范圍，其在實(shí)際的加固中，不受地質(zhì)條件的影響，不受既有建筑的干擾。且由于其主要是運(yùn)用高壓噴射流直接破壞攪拌土體，可在粘性土、淤泥質(zhì)土和碎石土中均具有良好的應(yīng)用價(jià)值。而且，選擇高壓旋噴樁施工技術(shù)，不會(huì)對(duì)既有建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)造成影響，且無(wú)需展開(kāi)大面積開(kāi)挖工作，不會(huì)對(duì)加固工程的正常運(yùn)行造成干擾。其不僅可用于工程施工，還可用于后期維護(hù)與修復(fù)。（3）樁體形狀位置靈活。在實(shí)際施工技術(shù)應(yīng)用中，為迎合工程的基本需求，需對(duì)樁的規(guī)格見(jiàn)控制。施工人員能夠人為控制樁體的長(zhǎng)度和位置，不僅能夠完成鉆孔硬化成型，還可以完成對(duì)區(qū)域的加固。具體施工中，可借助調(diào)整噴射速度、噴射方向和改變噴嘴等方式，綜合控制樁體的形狀與位置。（4）噴射方向多樣化。具體的高壓旋噴樁施工中，可能會(huì)遇到對(duì)頂部、垂直方向的加固，例如：隧道工程、地下施工和礦井施工等。選擇旋噴樁施工技術(shù)，能夠人為控制噴射方向，可完成對(duì)垂直、斜向、水平等各個(gè)方向的噴射，并完成加固工作。（5）耐久性較好。高壓旋噴樁施工技術(shù)的成型過(guò)程中，選擇具有較好抗水性能的凝膠材料，水的干擾作用相對(duì)較低。另外，軟土地基的加固的作業(yè)中，選擇該技術(shù)，可得到良好的效果，甚至可用于永久性工程。（6）漿液利用效率高。高壓噴射注漿中，可能會(huì)有10～20%的漿液會(huì)發(fā)生矛冒漿、漿液倒流等現(xiàn)象，這樣會(huì)造成資源浪費(fèi)情況。較比高壓噴射注漿技術(shù)，高壓旋噴樁施工技術(shù)的工藝成熟，結(jié)合三重管法，對(duì)注漿液進(jìn)行回收利用，有效的提升漿液的利用效率。（7）原材料來(lái)源廣泛。旋噴樁施工技術(shù)的材料來(lái)源的廣泛，可運(yùn)用低廉的425號(hào)普通硅酸鹽水泥，還可以增加粉煤灰、礦渣和工業(yè)廢石膏等，在節(jié)約成本的同時(shí)，有助于固結(jié)效果，從而綜合提升施工的質(zhì)量。（8）施工安全性高。具體高壓旋噴樁施工技術(shù)中，主要是選擇高壓水泵、高壓漿泵等設(shè)備，這些設(shè)備的安全系數(shù)高，不容易誘發(fā)施工安全隱患。另外，各類(lèi)高壓設(shè)備中，均設(shè)置安全閥門(mén)與自動(dòng)泄壓裝置。輸送高壓漿體的膠管d=19m的鋼絲裹繞，其安全使用壓力可達(dá)40Mpa，爆破壓力可達(dá)120Mpa，安全性能良好。（9）良好的環(huán)境效益。高壓旋噴樁施工技術(shù)，在實(shí)際的運(yùn)用中，對(duì)周邊建筑結(jié)構(gòu)不會(huì)造成影響。施工的震動(dòng)、噪聲較小，不會(huì)對(duì)周邊居民造成干擾，另外施工過(guò)程中，不會(huì)產(chǎn)生大量污染物資，環(huán)境效益良好。

2.2 高壓旋噴樁施工技術(shù)適用范圍研究endprint

為進(jìn)一步研究高壓旋噴樁技術(shù)，可對(duì)其具體的應(yīng)用范圍進(jìn)行研究，詳細(xì)如下：（1）多種土質(zhì)加固。結(jié)合高壓旋噴樁施工技術(shù)特點(diǎn)，可以得到其能夠?qū)Χ喾N地基達(dá)到良好的加固效果，砂類(lèi)土、粘性土、濕陷性黃土等，可取得較為理想的加固效果。但是，不可否認(rèn)的是，其在處理富含得大量纖維的腐殖土和粗顆粒土的效果不夠理想。（2）可用于建筑的地下連續(xù)墻、地基加固和防滲、隧道加固等的施工中，且加固效果顯著。（3）場(chǎng)地狹窄情況。對(duì)于場(chǎng)地相對(duì)狹窄，且空間高度較低，這種情況均能夠完成加固，加固期間不會(huì)對(duì)工程的日常功能造成干擾，作用明顯。

2.3 高壓旋噴樁施工的加固機(jī)理

高壓旋噴樁施工技術(shù)對(duì)地基的加固作用，可用漿液沖切破壞土體、漿液與土粒的拌和與水泥硬化三個(gè)角度解釋。

（1）漿液沖切破壞土體。運(yùn)用高壓泵，其可將漿液在較大的壓力作用下，從噴嘴中噴出，具備強(qiáng)大動(dòng)能的漿液作用于土體，且集中在某一區(qū)域，當(dāng)沖切能力大于土體的承受能力，則會(huì)對(duì)土體進(jìn)行破壞。而且漿液充滿孔內(nèi)空間后，會(huì)進(jìn)入到土體的裂縫中。（2）漿液與土粒的拌和。鉆頭和漿液沖切的雙重作用，會(huì)使得土體被沖切成諸多小顆粒，在沖擊作用和鉆機(jī)攪拌作用，二者之間會(huì)發(fā)生充分拌和，且隨著鉆頭與噴頭的移動(dòng)，會(huì)生成柱狀體。（3）攪拌樁的硬化。其主要原料為水泥，當(dāng)水泥與土粒混合后，則會(huì)發(fā)生硬化反應(yīng)，從而生成的攪拌樁，具有較高的硬度。其中主要反應(yīng)有水解、水化反應(yīng)、硬凝反應(yīng)、團(tuán)?；饔煤碗x子交換作用等。

3 高壓旋噴樁施工技術(shù)設(shè)計(jì)方法與施工流程

3.1 設(shè)計(jì)方法

結(jié)合工程基本參數(shù)與方案選擇，確定本工程施工選擇高壓旋噴樁施工技術(shù)。

（1）為迎合本工程重載鐵路加固需求，需率先對(duì)旋噴樁的樁徑進(jìn)行確定，本工程設(shè)計(jì)的樁徑為0.5m。（2）樁徑設(shè)計(jì)完成后，分析具體旋噴樁布置方式，選擇路肩以下1m，沿線間隔3m，邊坡間隔2m設(shè)置，且自上而下5排樁孔，角度15°。如圖1所示，本工程的旋噴樁布置圖。（3）布置方式確定后，則需要對(duì)具體的注漿量展開(kāi)計(jì)算，具體計(jì)算中，可選體積法和噴量法。

3.2 高壓旋噴樁施工技術(shù)施工工序

3.2.1 前期準(zhǔn)備工作

施工之前，需展開(kāi)有效的前期準(zhǔn)備工作，前期準(zhǔn)備工作包含的內(nèi)容相對(duì)較多，包括如下工作：（1）三通一平準(zhǔn)備。為保障施工設(shè)備和材料可以運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，需展開(kāi)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的整理工作，包括對(duì)場(chǎng)地的平整和雜物的清理，并為設(shè)備和材料的堆放劃歸場(chǎng)地，便于施工的進(jìn)行。另外，需保障施工現(xiàn)場(chǎng)的電力支持，可選功率150kW的發(fā)電機(jī)。對(duì)于水資源，則選擇就地取水的方式展開(kāi)施工。（2）測(cè)量放樣。結(jié)合具體樁的布置方式，則展開(kāi)測(cè)量放樣工作，結(jié)合里程情況，編號(hào)以此類(lèi)推。且具體測(cè)量放樣過(guò)程中，需保障標(biāo)記的可觀測(cè)性，便于后續(xù)的施工進(jìn)行。（3）地下管線保護(hù)。施工之前需展開(kāi)對(duì)地下環(huán)境的勘察工作，確定施工對(duì)地下管線的影響，在具體的技術(shù)交底中，詳細(xì)標(biāo)地下管線情況。如確認(rèn)施工周邊，則通過(guò)開(kāi)挖確認(rèn)管線準(zhǔn)確位置，避免施工造成不良影響。（4）施工材料檢測(cè)檢驗(yàn)。施工材料主要是用于配置注漿液的材料，施工前，必須展開(kāi)對(duì)注漿液材料的選型。具體的檢測(cè)檢驗(yàn)，包括對(duì)水泥的型號(hào)、出廠日期和性能展開(kāi)檢測(cè)檢驗(yàn)，確保水泥的性能。另外，需對(duì)減水劑和速凝劑進(jìn)行選擇，本文主要選擇UNF-1型減水劑和AJ型速凝。（5）設(shè)備的檢測(cè)檢驗(yàn)。具體設(shè)備檢測(cè)包括對(duì)設(shè)備狀態(tài)的確定，并保障設(shè)備能夠處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，減少由設(shè)備造成的質(zhì)量隱患。

此外，施工前期的準(zhǔn)備工作，包括技術(shù)交底、人員組織安排、施工進(jìn)度設(shè)計(jì)等，保障高壓旋噴樁施工技術(shù)可以得到順利展開(kāi)。

3.2.2 具體施工注意事項(xiàng)

實(shí)際的高壓旋噴樁施工技術(shù)的施工流程相對(duì)簡(jiǎn)單，在基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作的基礎(chǔ)上展開(kāi)施工。需要特別注意的有以下幾點(diǎn)：（1）鉆機(jī)就位。在測(cè)量放樣完成后，將鉆機(jī)放置在鉆孔位置，確保鉆頭能夠直指孔的中心，縱橫偏差需≤50mm，垂直偏差<1%。放置完成后，則展開(kāi)對(duì)鉆機(jī)的固定工作，避免鉆進(jìn)過(guò)程中，發(fā)生鉆機(jī)活動(dòng)的情況。（2）鉆孔。鉆孔前需展開(kāi)試噴，確保噴嘴的功能，在對(duì)地面的進(jìn)行預(yù)處理，確保鉆桿能夠快速進(jìn)入到土體。鉆進(jìn)過(guò)程中，需嚴(yán)格控制給進(jìn)速度、壓力等參數(shù)，避免鉆進(jìn)過(guò)程中，發(fā)生偏移。另外，詳細(xì)記錄鉆進(jìn)的時(shí)間、土層硬度等參數(shù)。鉆孔完成后，則展開(kāi)鉆孔的質(zhì)量檢測(cè)工作，確保成孔合格。（3）漿液的拌制。為保障注漿效果，需在鉆頭距離設(shè)計(jì)孔深3～5m時(shí)展開(kāi)，漿液水灰比控制在1：1，并分別加入3%與5%的速凝劑、減水劑。水泥漿液在攪拌機(jī)內(nèi)攪拌3～5min后停止攪拌。為避免離析，則展開(kāi)二次攪拌，還需對(duì)漿液的流動(dòng)性和粘稠度進(jìn)行檢測(cè)與控制。（4）噴射注漿作業(yè)。按照設(shè)計(jì)的參數(shù)，進(jìn)行下注漿管。下注漿管之前，需進(jìn)行注漿管的常規(guī)檢查工作，確保其功能。當(dāng)注漿管到達(dá)目標(biāo)區(qū)域后，則展開(kāi)注漿作業(yè)。先試噴，合格后，展開(kāi)噴射作業(yè)。噴射過(guò)程中，需注意提升速度、選旋擺速度、方向等，做好記錄，包括對(duì)強(qiáng)度、樁長(zhǎng)、樁徑和完整性檢測(cè)等參數(shù)，如果出現(xiàn)異常情況，需要及時(shí)展開(kāi)處理，避免高壓旋噴樁的質(zhì)量問(wèn)題。（5）器具沖洗與移動(dòng)。當(dāng)一個(gè)鉆孔完成后，則需對(duì)注漿管等設(shè)備進(jìn)行清洗，避免殘留物的存在。通常是選擇清水沖洗的方式。清洗完成后，則按照上一鉆孔施工的基本情況，進(jìn)行鉆機(jī)等設(shè)備移動(dòng)工作，移動(dòng)過(guò)程中，需要避免發(fā)生碰撞的情況。

4 結(jié)束語(yǔ)

研究分析高壓旋噴樁施工技術(shù)，分析具體高壓旋噴樁施工技術(shù)特點(diǎn)、適用范圍和加固機(jī)理等內(nèi)容，明確高壓旋噴樁施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與價(jià)值。為進(jìn)一步研究高壓旋噴樁施工技術(shù)，本文結(jié)合某一重載鐵路的基本情況，分析實(shí)際高壓旋噴樁施工技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中的前期準(zhǔn)備和施工工藝技術(shù)等，通過(guò)鉆孔、注漿液拌制和噴射注漿等技術(shù)，綜合完成對(duì)高壓旋噴樁施工技術(shù)的施工，實(shí)現(xiàn)對(duì)既有路基的加固工作，提升重載鐵路的功能與安全。

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