高壓旋噴樁處理鐵路軟弱地基施工技術

侯建杰

高壓旋噴樁利用鉆機,將預先配制好的水泥、石膏等材料作為固化劑的漿液,當鉆機鉆到設計標高后,用高壓旋噴機把安有水平噴嘴的注漿管下到孔底,利用高壓設備使噴嘴以20 MPa～25 MPa的壓力把漿液噴射出去,沖擊切割土體,并與土體攪拌混合,隨著注漿管的旋轉和提升而形成圓柱體樁體,漿與土體經過一系列的物理化學反應,固結成樁,從而使地基得到加固。水泥攪拌樁適用于飽和軟黏土、亞黏土、砂類土、黃土、淤泥質土、人工填土、碎石土等地基,具有適用范圍廣、工藝簡便、固結體質量容易控制等特點。

1 工程概況

廣州—珠海鐵路SG-5標段(DK124+658～DK187+700)位于珠三角的西翼,橫跨江門、珠海兩市,線路正線長度63.225 km,鐵路等級為Ⅰ級,正線數目為單線。DK162+280～DK162+987段,地貌為海相堆積平原區,地形平坦,全部圍墾為魚塘,水塘深1 m～2 m,塘底淤泥厚1 m～2 m。地層表層為第四系人工填土,海相沉積的淤泥、淤泥質粉質黏土、中砂,下伏為燕山期花崗巖,該段碳化環境為 T2,氯鹽環境為L2,化學侵蝕環境為H2,地表水、地下水對環境無侵蝕性。該段路基采用高壓旋噴樁加固,樁徑0.5 m,樁間距1.4 m～1.6 m,正三角形布置,樁頂鋪設0.5 m厚砂礫石墊層,中間鋪一層110 kN/m的土工格柵。

2 施工工藝

2.1 工藝性試驗

1)選定配合比及摻量。試樁水灰比按0.9∶1(重量比)進行,其水泥摻入量按140 kg/m,150 kg/m,160 kg/m三種控制,旋噴樁采用PC32.5水泥,石膏摻量為水泥重量的2%。2)試樁檢測。試樁施工完成28 d后,采用雙管單動取芯法取芯,檢驗樁體的連續性和完整性,同一樁分別按照上、中、下截取三段芯樣,進行無側限抗壓強度試驗,各種配比成樁檢驗2根。同時選擇2根～3根進行單樁承載力試驗。最終選定無側限抗壓強度和承載力試驗均滿足設計要求的參數進行施工,并報監理和業主審批。

2.2 水泥攪拌樁施工工藝流程

施工工藝流程圖見圖1。

2.3 施工工序

1)原地面處理:水塘填筑,原地面清理、整平,修筑水泥、石膏存放料平臺,并用小型壓路機碾壓密實。施工時注意要做出橫坡,以利排水。2)測量放線:根據施工圖紙用全站儀放出旋噴樁范圍和路基中線樁位,施工樁位根據中線、邊線樁位及樁間距拉鋼尺放出。3)樁機就位:旋噴機械達到指定樁位,對中并整好樁機垂直度,保證傾斜不得大于1%(施工中使用線墜控制)。4)鉆孔:單管樁機鉆進,鉆進過程中,須隨時注意觀察鉆機的工作情況,鉆孔垂直度控制在1%之內。5)噴射提升:噴射管下到設計深度,開始送入符合要求的水泥漿,待漿液冒出孔口后,即按設計的提升速度、旋轉速度,自下而上開始噴射、旋轉、提升,直到設計的終噴高度停噴,并提出噴射管。6)沖洗:噴射結束后,應及時將管路沖洗干凈,以防堵塞。

2.4 旋噴樁施樁的允許偏差、檢驗數量及檢驗方法

旋噴樁施樁的允許偏差、檢驗數量及檢驗方法應符合表1規定。

表1 旋噴樁施樁的允許偏差、檢驗數量及檢驗方法

2.5 質量控制

1)鉆桿要進行量測,并作記錄,經常檢查孔深,保證孔深達到設計要求。2)嚴格按設計配合比拌制水泥漿液,漿液攪拌均勻,加篩過濾,隨拌隨用。拌制好的水泥漿液超過2 h不能使用。3)旋噴樁施工中,嚴格控制空壓機、高壓水泵、送漿泵的壓力和提升噴漿速度。4)提升過程中,拆卸鉆桿后,繼續旋噴施工時,保持鉆桿有不小于10 cm的搭接長度。5)樁頂凹坑應以水灰比為0.6的水泥漿及時補灌。

2.6 安全控制

1)嚴格執行安全操作規程,做好安全教育和過程檢查。2)各類密封圈必須完整良好,安全閥中安全銷要進行試壓試驗,指定專人定期檢查壓力表。3)經常檢查高壓系統、管道系統,使壓力、流量能夠達到規范要求以保證樁徑達到設計要求。

2.7 質量檢查

成樁28 d后,進行單樁承載力和取芯無側限抗壓強度試驗,抽檢數量為總樁數的2‰,且不少于3根。

3 結語

高壓旋噴樁是一項比較難以控制的施工工藝,廣珠鐵路珠海段為海相沉積地質,最初設計為水泥攪拌樁,后經嚴格的試驗樁驗證后,引入高壓旋噴攪拌樁加固軟土地基,SG-5標段在鐵路軟土地基處理139萬延米高壓旋噴樁施工中,嚴格按照規范及設計要求去施工,嚴格質量控制,取得了成功。通過對水泥攪拌樁28 d后,鉆芯取樣無側限抗壓強度和單樁靜荷載檢測,達到合格率100%,通過檢測各項指標均達到設計要求。

[1] JGJ 79-2002,建筑地基處理技術規范[S].

[2] GB 50202-2002,建筑地基基礎工程施工質量驗收規范[S].