探究高鐵施工中軟土地基的施工工藝運用

王亮

針對某新建高速鐵路工程實際情況，在介紹軟土地基主要特點和對工程建設(shè)造成的影響的基礎(chǔ)上，對工程采用的巖溶注漿工藝及其具體運用進行深入分析，最后通過實踐得出本工程軟土地基處理順利完成，并經(jīng)檢驗確認處理效果良好，質(zhì)量合格，所用工藝方法具有良好參考借鑒價值的結(jié)論。

經(jīng)濟社會發(fā)展極大地推動了交通運輸基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，并且也對鐵路運輸有了更高要求。如今，高速鐵路建設(shè)已成為鐵路運輸未來發(fā)展的主要規(guī)劃。然而，在高速鐵路建設(shè)過程中，經(jīng)常會遇到軟土地基，因軟土地基工程性質(zhì)較差，所以不可作為高速鐵路基礎(chǔ)，基礎(chǔ)施工前必須對其進行處理。這就要求工程建設(shè)必須做好軟土地基分析、施工工藝選擇和運用，這對保證工程質(zhì)量與運營安全有重要意義。

一、軟土地基主要特點

1.軟土地基含水量較高，內(nèi)部孔隙大，密度、強度、透水性均較低，且具有很高的壓縮性。此類土體受荷載作用后會產(chǎn)生較大壓縮量，同時排水固結(jié)速度慢，難以保持穩(wěn)定。

2.具有結(jié)構(gòu)性，軟土力學(xué)結(jié)構(gòu)主要受應(yīng)力水平控制，如果應(yīng)力水平較低，則會降低土體壓縮性，而應(yīng)力水平的提高會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞；結(jié)構(gòu)性具有不可逆特性，即軟土結(jié)構(gòu)如果被破壞，則無法恢復(fù)，進一步增大壓縮量；土類應(yīng)力同樣具有結(jié)構(gòu)性，這種應(yīng)變關(guān)系具有剪脹性特征。若在這種地基建設(shè)工程，一旦施工程序不當(dāng)則會造成質(zhì)量問題，嚴重時將引發(fā)事故。

3.多數(shù)地區(qū)的地表因淋洗及風(fēng)化作用會產(chǎn)生硬殼層，其壓縮性較低或為中等水平，有很高的強度，若將其作為地基，則能有效減少沉降。

鑒于軟土地基存在上述特點，在高鐵施工中必須采取有效措施處理軟土地基，以防其對工程質(zhì)量及安全造成影響。

二、高鐵施工軟土地基處理工藝運用

1.工程概況

以某新建高速鐵路工程為例進行分析。經(jīng)前期地質(zhì)勘察，工程所在區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜，覆蓋層以粉質(zhì)黏土與黏土為主，具有弱膨脹性，此外局部還分布有煤系地層、巖漿巖地層與淺變質(zhì)巖地層。按現(xiàn)行施工標準，結(jié)合工程實際情況，在施工中必須采取有效的處理措施，以消除軟土地基不利影響，提高基礎(chǔ)整體承載能力，保證穩(wěn)定性。綜合考慮本工程軟土地基性質(zhì)，結(jié)合現(xiàn)有施工條件，決定采用巖溶注漿工藝處理軟土地基。

2.施工準備

（1）嚴格按照先探后灌的基本原則進行地基處理，對于路塹段，需要在開挖到路基面以后才能開始補勘，并充分考慮補勘結(jié)果，制定針對性處理方案。

（2）對場地進行預(yù)平整處理，同時在鉆孔位置挖出集水坑與溝槽。

（3）注漿開始前，對所有機械設(shè)備進行檢查和校對，確保所有機械設(shè)備都保持最佳工況，避免因設(shè)備問題造成施工中斷。

（4）根據(jù)設(shè)計文件的要求確定并標出注漿孔具體位置，同時進行必要的復(fù)測，以保證位置準確性。

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3.鉆機及注漿設(shè)備就位

（1）在準確標出注漿孔具體位置后，將鉆機移動到相應(yīng)的位置，為鉆孔施工做好準備。

（2）在鉆機到達指定位置后，人工檢查調(diào)整，并進行加固，以免在鉆孔時發(fā)生位移。

（3）按照就近原則安裝所有附屬設(shè)備，在安裝注漿管線時應(yīng)做好加固并嚴格控制長度，要求控制在0.3～0.5m范圍內(nèi)，如果線路過長，將造成壓力損失。

4.鉆孔施工

（1）孔位和鉆桿完全對準，鉆孔直徑應(yīng)略大于設(shè)計孔徑。鉆孔時應(yīng)緩慢加速和加壓，并始終保持較大水量，以避免斜孔。在鉆進到一定深度之后，用套筒進行護壁，通過護壁能有效提高孔壁土體穩(wěn)定性，防止塌孔。此外，在鉆進的同時還應(yīng)加強觀察，做好施工記錄。

5.注漿施工

（1）在開泵以前，應(yīng)先將轉(zhuǎn)芯閥調(diào)整至回漿處，確認泵吸水處在正常狀態(tài)后，緩慢減小回漿口，使泵壓升高，在泵壓與設(shè)計注漿壓力相等時，若3min未出現(xiàn)故障，則可完成試泵，準備進行注漿施工。

（2）成孔且孔壁、孔深、孔徑、孔底沉渣等檢查項目完成，均確認合格后，下入注漿管。如果孔底沉渣不滿足要求，則應(yīng)使用鉆機進行掃孔。在確認注漿管沒有堵塞后，開始安裝固定。將注漿管伸入孔底，孔外注漿管長度以便于和管路及閥門的連接為準控制，放好注漿管之后，于管口處加蓋，避免雜物混入，最后對管體與止?jié){塞進行加固。

（3）注漿管安裝與加固完成后，進行壓水試驗，壓力從0緩慢增至設(shè)計壓力，保持至少15min。通過壓水試驗，能確定設(shè)計注漿壓力條件下的實際吸漿量。

（4）注漿使用的水泥漿液，其水灰比按0.8∶1～1∶1控制，現(xiàn)場由高速拌漿機進行制備。如果遇到巖溶通道和溶洞，則應(yīng)先注滿稀漿，然后進行雙液注漿。向濃水玻璃適量加水，在加水的同時均勻攪拌，并用玻美計對濃度進行檢測。設(shè)計要求美度應(yīng)控制在38°～43°范圍內(nèi)。配好的漿液送入儲漿桶保存，盡快使用，以免長時間放置變質(zhì)造成浪費。

（5）上述工作完成后運轉(zhuǎn)管路系統(tǒng)，以不超過兩倍終壓的壓力檢查系統(tǒng)吸漿性能，同時連接電路和水。再檢查確認系統(tǒng)是否具有良好的耐壓能力；改正管路連接上的錯誤。試運轉(zhuǎn)的時間一般不能少于20min，以此使系統(tǒng)充分預(yù)熱。

（6）按照從坡腳到中心和從兩側(cè)到中部的順序進行注漿。實際施工時的注漿壓力需根據(jù)巖溶發(fā)育情況控制，一般巖溶發(fā)育應(yīng)控制在0.3～0.5MPa范圍內(nèi)，而極發(fā)育時應(yīng)控制在0.1～0.3MPa范圍內(nèi)。

6.注漿結(jié)束標準

在終壓條件下持續(xù)注漿至少10min沒有明顯的注入率變化，且不超過5L/min時，即可結(jié)束注漿。

7.提管與封孔

達到注漿結(jié)束標準時應(yīng)立即取出注漿管，否則將由于漿液凝固而難以取出。取出注漿管后，對其進行清洗，避免管內(nèi)殘留漿液造成堵塞影響下次使用。對于取管后留下的孔洞，應(yīng)使用水泥砂漿進行封閉，要求封閉深度不小于0.5m。

8.效果檢驗

（1）注漿完成14d后對注漿效果實施檢測與綜合評價，檢查常用方法有鉆孔取芯、面波檢測及壓水試驗等，必要時需聯(lián)合使用多種方法進行檢測，以保證檢測結(jié)果的準確性。

（2）在進行面波檢測時，應(yīng)按照10～15m的要求對橫向測線間隔距離進行控制，要求測線均勻布置，數(shù)量應(yīng)在1根以上，在加固長度基礎(chǔ)上加50m即為縱向測線長度。

（3）在進行壓水試驗時，需按照注漿孔總數(shù)3%進行控制，每次至少檢驗兩個注漿孔。

（4）在進行鉆孔取芯檢測時，需按照注漿孔總數(shù)5%進行控制，同時應(yīng)達到3孔以上；在注漿量相對較大的孔位周圍布置鉆孔，取得試樣后及時送至試驗室進行檢測。

三、結(jié)語

綜上所述，軟土地基不可直接作為高速鐵路基礎(chǔ)，應(yīng)在施工中根據(jù)地質(zhì)條件、軟土類型等采取有效措施進行處理，只有這樣才能保證基礎(chǔ)穩(wěn)定性和承載力。本工程軟土地基處理采用巖溶注漿工藝處理，現(xiàn)已順利完成施工，經(jīng)檢驗，軟土地基處理效果良好，基本滿足設(shè)計和規(guī)范提出的要求，所用施工工藝具有良好參考借鑒價值。