軟土地區(qū)鄰近運(yùn)營鐵路布袋加筋注漿成樁施工技術(shù)研究

吳鋼

（沿海鐵路浙江有限公司，浙江 寧波 315000）

寧波樞紐莊橋至寧波段增建三四線工程路基軟基采用旋噴樁處理，根據(jù)中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司建設(shè)部《寧波增建三四線工程莊橋站路基及高壓旋噴樁（鄰近）杭深線等施工方案審查會(huì)議紀(jì)要》（建工函〔2020〕174號(hào)），項(xiàng)目部按設(shè)計(jì)及相關(guān)要求進(jìn)行旋噴樁試驗(yàn)段工藝性試驗(yàn)，對(duì)樁周邊土體地表沉降及水平位移、深層水平位移、孔隙水壓力進(jìn)行監(jiān)測，經(jīng)數(shù)據(jù)分析形成試驗(yàn)段總結(jié)報(bào)告，經(jīng)專家評(píng)審認(rèn)為在現(xiàn)狀條件下旋噴樁施工對(duì)既有杭深線影響較大?；谛龂姌对嚇犊偨Y(jié)報(bào)告專家評(píng)審意見，對(duì)地基處理方案進(jìn)行優(yōu)化是必要的?！吨袊F路上海局集團(tuán)有限公司工務(wù)部關(guān)于變更寧波增建三四線工程地基處理方案的建議函》（工路橋函〔2020〕313號(hào)）提出由于該工程鄰近杭深線且地基為軟黏土，結(jié)合以往軟土地區(qū)鄰近營業(yè)線高壓旋噴樁施工經(jīng)驗(yàn)及試驗(yàn)結(jié)果，預(yù)計(jì)旋噴樁施工將對(duì)既有杭深線線路狀態(tài)控制產(chǎn)生嚴(yán)重的不利影響，威脅動(dòng)車組運(yùn)行安全，建議進(jìn)一步研究、變更鄰營施工地段地基處理方案，盡量減少施工對(duì)杭深線運(yùn)營安全的影響。

1 工程概況

寧波樞紐莊橋至寧波段增建三四線工程位于寧波市境內(nèi)。工程建設(shè)范圍：寧波樞紐莊橋站（含）至寧波站（含），里程樁號(hào)K306+553.64—K313+965.72，全長約7.412 km。三四線自杭甬鐵路莊橋站引出，在既有線西側(cè)距既有線上行線（Ⅱ線）25 m處新建雙線橋跨過余姚江，后以9.5 m線間距平行既有線上行線（Ⅱ線）前行，至寧波站東端。莊橋至寧波間四線采用方向別設(shè)計(jì)方案，既有雙線設(shè)計(jì)為下行線、新建三四線設(shè)計(jì)為上行線。

主要內(nèi)容：新建三線長5.6 km，新建四線長6.5 km，另蕭甬鐵路下行線自莊橋站貫通接入寧波站到發(fā)線3道，除利用既有下行線外，兩端需新建單線約1.7 km。莊橋站上行方向增建有效長650 m到發(fā)線1條，并對(duì)莊橋站寧波端、寧波站杭州端咽喉區(qū)進(jìn)行適應(yīng)性改造。

布袋（加筋）注漿樁樁位置位于D3K309+977.00—D3K310+730.57區(qū)間路基，布袋（加筋）注漿樁按正方向布置，布袋樁徑0.4 m，D3K309+722.89—D3K309+957.00樁間距1.4 m，D3K309+957.00—D3K310+730.57樁間距1.3 m（正方形布置）；D3K309+722.89—D3K309+957.00樁長18 m，D3K309+957.00—D3K309+977.00樁長16 m，D3K309+977.00—D3K310+385.00樁長14 m，D3K310+385.00—D3K310+730.57樁長12 m。

2 設(shè)計(jì)參數(shù)及要求

布袋（加筋）注漿樁采用以下參數(shù)：注漿壓力0.4～0.6 MPa，進(jìn)漿速度50～65 L/min，水膠比0.69；鉆頭型號(hào)Φ370 mm，每立方米漿液中水泥、粉煤灰、水分別為587 kg、476 kg、734 kg，外加劑三乙醇胺、木質(zhì)素磺酸鈣1.2 kg，水膠比0.69，每米水泥用量73.73 kg，煤灰用量59.79 kg。注漿管采用內(nèi)徑40 mm PPR管，布袋在塑料管上每間隔500 mm，用鉛絲綁扎一道，底部0.3～1 m長度鉆設(shè)Φ6～10 mm花眼，間距30 cm，作為樁底出漿口，注漿管不拔出。設(shè)計(jì)單樁承載力200 kN，復(fù)合地基承載力160 kPa，樁體28 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于5 MPa。

3 工藝原理

布袋（加筋）注漿樁是通過機(jī)械成孔，以布袋和注漿漿液形成似葫蘆串狀或圓柱狀樁體來加固土體的軟土地基加固施工工藝，它對(duì)地基的加固主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：①排水作用。土工織物尼龍纖維袋可以形成排水通道，當(dāng)土體中有超孔隙水壓力時(shí)土中的水會(huì)沿著織物排出土體，布袋注漿樁形成的排水通道加速了土體的固結(jié)。②隔水作用。漿液在布袋內(nèi)的壓力大于布袋周圍的被動(dòng)土壓力，布袋的隔離作用使得漿液通過布袋達(dá)到壓密土體的目的并形成較規(guī)則的注漿體。③加筋作用。由于布袋選用與樁徑相同的無縫合線的卷筒式土工管袋，為尼龍或聚丙烯材質(zhì)，具有較高的抗拉強(qiáng)度。且注漿管為PP-R管，注漿完成后注漿管可不拔出，與樁體共同形成布袋加筋注漿樁，使得布袋（加筋）注漿樁具有較強(qiáng)的抗拉、抗折及抗壓力學(xué)特性。在軟弱地層中布袋（加筋）注漿樁增加了土體的穩(wěn)定性。

4 施工工藝及操作要點(diǎn)

4.1 施工工藝

施工工藝如圖1所示。布袋注漿成樁加固立面示意圖如圖2所示。

圖1 工藝流程圖

圖2 布袋注漿成樁加固立面示意圖

4.2 操作要點(diǎn)

4.2.1 施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備工作包括：①施工機(jī)械進(jìn)場的便道應(yīng)暢通，供電設(shè)施應(yīng)齊全。在沒有外接電源的施工現(xiàn)場，應(yīng)配備發(fā)電機(jī)。②做好鉆機(jī)就位前的場地整理工作，采用人工配合推土機(jī)平整場地、清除雜物，地質(zhì)軟弱區(qū)要填筑平臺(tái)；有條件的地方，可用壓路機(jī)靜壓1～2遍，同時(shí)做好排水工作。③施工機(jī)械進(jìn)場后，應(yīng)對(duì)機(jī)械進(jìn)行檢查維修和運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)試，施工隊(duì)伍要合理配置場地；進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查及探溝開挖，發(fā)現(xiàn)管線時(shí)與產(chǎn)權(quán)單位對(duì)接進(jìn)行遷改，或確定保護(hù)方案后在產(chǎn)權(quán)單位的監(jiān)督下配合下進(jìn)行施工，確保安全生產(chǎn)。④對(duì)原材取樣，對(duì)漿液進(jìn)行配合比試驗(yàn)，確定漿液最佳配比。⑤試樁。進(jìn)行成樁工藝試驗(yàn)，確定各項(xiàng)施工技術(shù)參數(shù)，并對(duì)試樁采用鉆孔取芯進(jìn)行樁身均勻性、強(qiáng)度等指標(biāo)檢測，檢驗(yàn)成樁效果，以指導(dǎo)后續(xù)布袋（加筋）注漿樁的施工。

4.2.2 原材料質(zhì)量控制

布袋：布袋選用Φ40 cm卷筒型尼龍纖維袋，單位質(zhì)量260 g/m2，經(jīng)向抗拉斷裂強(qiáng)度大于等于65 kN，縱、經(jīng)向撕破強(qiáng)度大于等于1.0 kN，CRB頂破強(qiáng)度大于等于6 kN，等效孔徑O/90=0.07～0.50 mm，滲透系數(shù)

K=1×10-3～1×10-2cm/s。

水泥、粉煤灰：進(jìn)場時(shí)須對(duì)其品種、級(jí)別、包裝、出廠日期等進(jìn)行驗(yàn)收，并對(duì)其性能參數(shù)等進(jìn)行試驗(yàn)，確保符合其相關(guān)質(zhì)量規(guī)定。

漿液：漿液配合比（水∶水泥∶粉煤灰）為0.92∶1∶0.67，漿液基本性能為質(zhì)量濃度1.5～1.7 g/cm3，析水率小于3%。改善水泥和易性，以提高水泥漿液的強(qiáng)度和耐久性。

注漿管：注漿管為Φ40 mm PPR管，壁厚4.4 mm，單節(jié)長度4 m PPR管，底部采用PPR管道封頭封閉，頂部安裝PPR管道閥門，閥門上方安裝一段送漿管連接段，端部設(shè)管內(nèi)絲牙連接頭，用于與送漿管絲牙連接。所有管道、封頭、閥門均采用熱熔連接。加筋管長度比設(shè)計(jì)樁長長約50 cm，其中底部30 cm為綁扎布袋端部封口段，頂部20 cm為樁頂露出地面預(yù)留段。注漿管底部0.3～1 m長度鉆設(shè)Φ6 mm花眼，間距30 cm，作為樁底出漿口。

施工用水：水質(zhì)應(yīng)符合工程用水標(biāo)準(zhǔn)。

原材料使用類型、數(shù)量依據(jù)工期分階段進(jìn)場，檢驗(yàn)合格后使用。

4.2.3 施工放樣

首先用RTK測量儀準(zhǔn)確地放出施工段落的起始位置和邊線位置，然后使用間距定位卡具配合測量儀器測放Φ40 cm布袋（加筋）注漿樁，并使用鋼筋（或小彩旗）標(biāo)識(shí)孔位，最后用水準(zhǔn)儀測量現(xiàn)場地面標(biāo)高，確定樁頂標(biāo)高。

4.2.4 樁機(jī)就位

在準(zhǔn)備工作完成后，由鉆機(jī)操作手負(fù)責(zé)鉆機(jī)正確就位，鉆孔場地面應(yīng)平整且穩(wěn)固。鉆機(jī)必須用水準(zhǔn)尺校平，保證機(jī)身水平，鉆孔垂直偏差小于1%。

4.2.5 鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高、鉆孔設(shè)備轉(zhuǎn)移至另一待鉆孔位

據(jù)地質(zhì)情況采用泥漿護(hù)壁（遇地下水不發(fā)育及土層硬塑段可采用干孔成孔）分節(jié)成孔，布袋鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中須觀察、測量鉆桿垂直度，出現(xiàn)傾斜應(yīng)及時(shí)調(diào)整，分節(jié)鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高，通過控制鉆桿長度及采用測繩復(fù)測孔深確認(rèn)。

遇硬殼層鉆進(jìn)困難段，鉆孔前采用多功能鉆進(jìn)引孔（設(shè)纜風(fēng)繩拉緊鉆機(jī)防止傾覆，并設(shè)擋土護(hù)套），引孔鉆頭直徑宜大于布袋鉆機(jī)直徑，引孔須穿透硬殼層至淤泥質(zhì)土層（孔周邊渣石需清理，避免落入孔內(nèi)）。引孔鉆機(jī)鉆桿就位及鉆進(jìn)過程中垂直度控制采用線錘或水平（豎直靠尺）調(diào)整。如遇塌孔需及時(shí)補(bǔ)（重）鉆。

待本樁位鉆孔結(jié)束后轉(zhuǎn)移鉆機(jī)，移至下一待鉆樁位進(jìn)行鉆孔，如圖3所示。

圖3 鉆孔

4.2.6 布袋綁扎在注漿管上、下放套有布袋的注漿管

布袋加工長度需滿足要求（即布袋加工長度=布袋樁設(shè)計(jì)長度L+1 m），現(xiàn)場采用人工加工接長PP-R注漿管（即注漿管加工長度=布袋樁設(shè)計(jì)長度L+0.5 m），孔底0.3～1 m范圍管身鉆Φ6 mm花眼鉆設(shè)出漿口，間距30 cm，底部采用PP-R管道封頭封閉，頂部安裝PPR管道閥門，閥門上方安裝一段送漿管連接段，端部設(shè)管內(nèi)絲牙連接頭用于與送漿管絲牙鏈接；管道接頭采用熱熔連接。注漿管長度宜比設(shè)計(jì)樁長長約50 cm，其中底部30 cm為綁扎布袋端部封口段，露出地面不小于20 cm。

布袋選用Φ40 cm卷筒型尼龍纖維袋，單位質(zhì)量260 g/m2，布袋底端用細(xì)鐵絲綁扎不少于兩道，以免泄?jié){，底端以上每隔50 cm左右用鐵絲扎緊，鐵絲綁扎不易過緊。復(fù)測布袋套管長度滿足要求后，人工送入孔內(nèi)（布袋露出地面不宜小于20 cm）。布袋下放安裝如圖4所示。

圖4 布袋下放安裝

4.2.7 拌制漿液

制漿的過程應(yīng)在鉆機(jī)就位開鉆后立即開展。漿液的配合比嚴(yán)格按設(shè)計(jì)執(zhí)行，所采用的水泥、粉煤灰和水等原材料經(jīng)監(jiān)理檢測合格后方可使用。

漿液的拌制嚴(yán)格按照工藝性試驗(yàn)確定的配合比控制，現(xiàn)場嚴(yán)格控制漿液的制作質(zhì)量，攪拌時(shí)間必須滿足要求，并將配置好的漿液放入集料池中，將集料池中的攪拌機(jī)開啟進(jìn)行攪拌，以防止?jié){液沉淀分層造成漿液質(zhì)量濃度不均衡。如圖5所示，每盤漿液均由工地試驗(yàn)人員在集料池中取樣檢測漿液的質(zhì)量濃度，不達(dá)標(biāo)時(shí)及時(shí)通知現(xiàn)場調(diào)整，確保漿液攪拌質(zhì)量濃度符合要求。

圖5 制漿、試驗(yàn)室檢測漿液質(zhì)量濃度

4.3 注漿

設(shè)置配合比標(biāo)識(shí)牌及計(jì)量設(shè)備，注漿軟管連接注漿管采用孔口通長注漿，按每立方漿液配比配置注漿漿液，漿液應(yīng)攪拌均勻且用比重測量儀測水泥漿液質(zhì)量濃度（1.5～1.7 g/m3），注漿前連接流量儀（帶小票打?。?，檢查壓力表是否靈敏，注漿壓力0.4～0.6 MPa，進(jìn)漿速度55 L/min，初次注漿至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高（根據(jù)高度標(biāo)識(shí)）后停止注漿，注漿完成1 h后（可根據(jù)現(xiàn)場調(diào)整）根據(jù)樁頂標(biāo)高補(bǔ)注漿直至滿足設(shè)計(jì)標(biāo)高（據(jù)地面高程尺量檢查）。

注漿過程中，用Φ40 cm PVC管配合鋼筋立籠控制樁頭直徑及樁頭垂直度，避免樁頭傾斜，如圖6所示。

圖6 注漿

4.4 沖洗注漿管等機(jī)具、設(shè)備

鉆孔、補(bǔ)注漿結(jié)束后，及時(shí)移動(dòng)鉆機(jī)、注漿設(shè)備至下一孔位重復(fù)上述步驟，若結(jié)束注漿則及時(shí)沖洗清理、規(guī)放鉆孔設(shè)備。

5 材料與設(shè)備

主要機(jī)械設(shè)備配置如表1所示。

表1 單個(gè)作業(yè)面施工機(jī)具設(shè)備配置表

6 質(zhì)量控制

6.1 工程質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

工程質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)有布袋（加筋）注漿樁施工圖、TB 10414—2018《鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》、TB 10424—2018《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》和《寧波樞紐莊橋至寧波段增建三四線工程布袋（加筋）注漿樁施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（修訂版）》。

6.2 質(zhì)量控制措施

布袋質(zhì)量：進(jìn)場使用布袋的質(zhì)量必須滿足設(shè)計(jì)要求。

鉆孔深度：鉆孔深度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，其誤差宜控制在±100 mm，可采用在頂節(jié)鉆桿上做標(biāo)記或根據(jù)注漿塑料管安裝長度判斷孔深。

漿液質(zhì)量：現(xiàn)場必須嚴(yán)格按照工藝性試驗(yàn)確定的配合比參數(shù)要求拌制漿液。

注漿速度和注漿壓力：注漿壓力是成樁的關(guān)鍵，注漿壓力應(yīng)滿足工藝試驗(yàn)得出的參數(shù)要求。注漿速度應(yīng)保持勻速。

注漿量：為確保成樁質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，每孔注漿量應(yīng)不小于布袋樁體積。

布袋綁扎：布袋兩端開口應(yīng)綁扎牢固，防止漏漿。

施工原始記錄：布袋（加筋）注漿樁均為隱蔽工程施工，必須有完備的施工記錄。原始記錄應(yīng)做到及時(shí)、準(zhǔn)確、全面，能夠如實(shí)地反映實(shí)際施工情況。

7 實(shí)施效益

以寧波樞紐莊橋至寧波段增建三四線項(xiàng)目為例，采用布袋（加筋）注漿樁施工工法，施工效益主要表現(xiàn)如下：①施工工期短、無公害、成本低，通過對(duì)鉆孔直徑的控制，對(duì)相鄰構(gòu)筑物影響降至最低，具有較好的綜合經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。②適用范圍廣。適合在鄰近營業(yè)線或?qū)D土效應(yīng)敏感的建筑物周邊使用。③與其他加固方式相比，布袋（加筋）注漿樁鉆機(jī)種類較多，對(duì)既有線施工時(shí)可采用低矮鉆機(jī)，施工時(shí)不侵線，保證了既有線行車安全。

8 結(jié)語

應(yīng)用布袋（加筋）注漿樁施工后，其施工質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性效果如下。

質(zhì)量方面：漿液質(zhì)量濃度、注漿壓力、注漿量、注漿時(shí)間可控，保證了布袋（加筋）注漿樁成樁質(zhì)量。

安全方面：通過對(duì)鉆孔直徑的控制，對(duì)相鄰構(gòu)筑物影響降至最低，鉆機(jī)選擇低矮鉆機(jī)，凈空較低，距離接觸網(wǎng)、回饋線以及既有線路遠(yuǎn)，不會(huì)侵線，保證了既有線行車安全。

經(jīng)濟(jì)性方面：采用地質(zhì)鉆機(jī)成孔時(shí)，操作簡單，可大范圍布設(shè)鉆機(jī)施工，以縮短工期；加固效果好，成本相比同類加固方式更低。