高壓旋噴樁技術(shù)在鐵路施工中的應(yīng)用

王 萍

（中鐵十六局集團(tuán)路橋工程有限公司，北京 101500）

1 工程概況

贛龍鐵路復(fù)線隸屬于國(guó)家I級(jí)鐵路工程，鐵路預(yù)計(jì)通車時(shí)速達(dá)200km，跨越江西和福建兩省，是江西與福建西北部連接的重要方式，為贛州市與龍巖市打造了1條便捷的交通路線，同時(shí)沿線還經(jīng)過贛縣、瑞金、長(zhǎng)汀縣及連城縣等多個(gè)縣市，全線總長(zhǎng)249.418km。由于沿線大多以丘陵地區(qū)為主，因此加大了橋隧建設(shè)規(guī)模，其比例高達(dá)77.83%。在傳統(tǒng)方式下，從龍巖至贛州所需總時(shí)長(zhǎng)為4h，但隨著該鐵路的建設(shè)，所需時(shí)間縮短了一半，不但方便了兩地人民的出行，同時(shí)也使沿線地區(qū)因此受益。

2 高壓旋噴樁技術(shù)概述

在贛龍鐵路復(fù)線建設(shè)過程中，大范圍使用了高壓旋噴樁技術(shù)，該技術(shù)可以顯著提升地基的穩(wěn)定性，從而避免地基坍塌等事故，這對(duì)鐵路工程的長(zhǎng)久運(yùn)營(yíng)具有深遠(yuǎn)意義。

高壓旋噴樁技術(shù)的工作原理為:設(shè)備配備了具有高壓旋轉(zhuǎn)特性的噴嘴工具，在其作用下，可以將拌制完成的水泥噴射至固定的區(qū)域內(nèi)，整個(gè)過程壓強(qiáng)始終保持在20MPa以上；由于噴射速度較快，因此可有效沖破土地表層，并與周圍土體相融合，從而形成一體；隨后進(jìn)行冷卻凝固處理，從而提升整體的強(qiáng)度與抗?jié)B水平；利用噴嘴進(jìn)行無(wú)死角的噴射處理，確保水泥漿完整地覆蓋至固體的表面，最終形成穩(wěn)固的圓柱形樁體。高壓旋噴樁方式有3種:單管法、雙管法和三管法。在施工時(shí)需依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境有針對(duì)性地運(yùn)用恰當(dāng)?shù)姆椒ā?/p>

3 施工方法

贛龍鐵路復(fù)線沿線環(huán)境復(fù)雜，施工時(shí)應(yīng)根據(jù)各路段的具體情況選定對(duì)應(yīng)的方法。本工程中3種施工方法均有所涉及，其中，單管法僅依托于單種機(jī)具設(shè)備便可完成；雙管法依托的是內(nèi)外噴射壓力的方式；而三管法則包括高壓噴射、壓縮空氣噴射和水泥漿噴射這3種形式。這3種施工方法具有相似性，無(wú)論何種方法，對(duì)應(yīng)的噴射管直徑應(yīng)在0.3～2.0m。3種方法如圖1～3所示。

4 施工流程

4.1 前期準(zhǔn)備

1）材料準(zhǔn)備 選材是工程質(zhì)量的重要影響因素之一，必須確保工程材料符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。贛龍鐵路復(fù)線工程中，水泥材料以規(guī)格P.O42.5的硅酸鹽水泥為佳，粉煤灰的滲入幅度應(yīng)穩(wěn)定在26%。為了增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，需選用優(yōu)良的速凝劑，后續(xù)施工才能有序進(jìn)行，并確保工程質(zhì)量。

圖2 雙管旋噴施工

圖1 單管旋噴法施工

圖3 三管旋噴施工

2）人員準(zhǔn)備 工程建設(shè)離不開施工技術(shù)人員，一方面需提高施工人員的綜合素質(zhì)；另一方面需做好施工人員的分配工作，從而提高人員利用率，避免出現(xiàn)人員閑置現(xiàn)象，具體方式為:團(tuán)隊(duì)人數(shù)以10人為佳，最大需≤15人，其中指揮人員3名，并給設(shè)備配備1名操作者和維修人員；工程數(shù)據(jù)需要詳盡記錄，因此需要1名記錄人員和1名檢測(cè)人員，剩余人員則提供后勤服務(wù)。

3）環(huán)境設(shè)施準(zhǔn)備 良好的環(huán)境是工程得以開展的重要基礎(chǔ)，在正式施工前需做好環(huán)境勘察工作，一方面需確保周邊道路的暢通，以便施工設(shè)備與原材料的運(yùn)輸，且施工區(qū)域應(yīng)盡可能干凈平整；另一方面要確證施工現(xiàn)場(chǎng)供電穩(wěn)定，施工所需的用水量充足。

4）機(jī)械設(shè)施準(zhǔn)備 在本工程中，漿液噴射機(jī)型號(hào)為CYP-50，鉆機(jī)型號(hào)為150型。

4.2 施工階段

1）施工準(zhǔn)備 對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行取樣，分別圍繞水質(zhì)和土質(zhì)2方面展開檢測(cè)，根據(jù)所在環(huán)境現(xiàn)狀為基準(zhǔn)，從而確定最合適的水灰比及所需的水泥使用量。綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及工程要求，進(jìn)行成樁試驗(yàn)，確定最佳的高壓旋噴樁施工參數(shù)。

2）漿液準(zhǔn)備 水泥漿在本工程中應(yīng)用廣泛，應(yīng)確保水泥漿攪拌的均勻度，同時(shí)還應(yīng)做好泥漿內(nèi)部空氣的清排工作，以此增強(qiáng)漿液的塑性。若現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境發(fā)生變化，可適當(dāng)調(diào)整凝固時(shí)間。

3）鉆機(jī)準(zhǔn)備 先將設(shè)備運(yùn)送至施工地點(diǎn)，并做好安裝工作，而后將鉆機(jī)參數(shù)調(diào)整至工程所需狀態(tài)。選定噴射區(qū)域，對(duì)鉆機(jī)的方向進(jìn)行調(diào)整，確保鉆嘴對(duì)準(zhǔn)該區(qū)域。左、中、右3個(gè)區(qū)塊都應(yīng)處于同一平面，同時(shí)做好鉆機(jī)與鉆點(diǎn)之間距離的測(cè)量工作，以此確保鉆孔的精度。

4）試噴 將水與水泥按照1∶1的比例充分?jǐn)嚢?，制得水泥漿，而后展開試噴作業(yè)。該過程應(yīng)將噴射嘴對(duì)準(zhǔn)地面，若噴射過程中存在各類阻礙因素，應(yīng)在第一時(shí)間采取解決措施，營(yíng)造穩(wěn)定的施工環(huán)境。

5）噴射漿液施工 完成試噴作業(yè)后，進(jìn)行噴射漿液施工，此時(shí)噴射所需的鉆機(jī)和高壓噴射機(jī)都應(yīng)及時(shí)就位，在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境允許的情況下，可對(duì)孔口進(jìn)行噴射作業(yè)。在噴射過程中，高壓噴射機(jī)的機(jī)嘴應(yīng)深入孔中，并確保機(jī)嘴處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，而后將高壓噴射機(jī)內(nèi)的水泥漿液持續(xù)噴入孔內(nèi)。由于設(shè)備對(duì)壓力的要求較高，因此應(yīng)確保施工設(shè)備處于穩(wěn)定的壓力范圍內(nèi)，并合理調(diào)控泥漿的流速與流量。當(dāng)孔口有泥漿溢出后，便采用高壓旋噴的方式進(jìn)行施工，設(shè)備應(yīng)由上至下進(jìn)行無(wú)死角旋噴，當(dāng)完成旋噴作業(yè)后，需對(duì)泥漿進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，待冷卻后形成具有高強(qiáng)度、高穩(wěn)定性的固體樁。

噴漿時(shí)需遵循高壓噴漿液一次過關(guān)的原則，因此工程人員需嚴(yán)格把控整個(gè)過程，若出現(xiàn)暫停噴漿現(xiàn)象，應(yīng)在二次噴漿時(shí)做好長(zhǎng)度的修正工作，對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度≥0.2m，否則將影響整體噴漿質(zhì)量。待噴漿作業(yè)結(jié)束后，需在第一時(shí)間將噴射管拔出，基于提升噴射管利用率的目的，應(yīng)盡量減少噴射管在空氣中的滯留時(shí)間，以免出現(xiàn)凝固劑附著現(xiàn)象。

4.3 檢驗(yàn)階段

由于工程施工質(zhì)量受材料、設(shè)備及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的影響，因此需要在正式施工前做好檢驗(yàn)工作，具體可從以下4方面展開。

1）高壓噴樁設(shè)備檢驗(yàn) 高壓噴射樁設(shè)備是施工的關(guān)鍵機(jī)械之一，在選購(gòu)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵循國(guó)家的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備在使用中均會(huì)出現(xiàn)折舊現(xiàn)象，應(yīng)確保設(shè)備在規(guī)定的使用期限內(nèi)。設(shè)備應(yīng)保障良好的運(yùn)行狀態(tài)，才能提升旋噴作業(yè)的質(zhì)量，從而提高樁體的穩(wěn)固度。

2）材料檢驗(yàn) 同機(jī)械設(shè)備類似，如水泥、凝固劑等原材料也應(yīng)滿足使用期限的要求。在正式投入使用前應(yīng)進(jìn)行抽樣檢測(cè)，嚴(yán)格篩選出不符合工程標(biāo)準(zhǔn)的材料，并徹底將其剔除，從源頭上提高工程質(zhì)量。

3）地基穩(wěn)固性檢驗(yàn) 當(dāng)完成旋噴灌漿并經(jīng)過凝固后，需對(duì)施工完成的地基進(jìn)行檢驗(yàn)，具體可圍繞硬度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性3方面展開，從而確保地基的穩(wěn)固性，避免地基受到人為或自然因素的影響。地基穩(wěn)固性檢驗(yàn)工作至關(guān)重要，是確保地基不出現(xiàn)坍塌或變形的重要方法，有助于提升地基的承載能力。

4）檢驗(yàn)樁芯抗壓強(qiáng)度 不同的樁芯位置對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度要求也不盡相同，當(dāng)樁芯位于樁長(zhǎng)的2/3處時(shí)，其對(duì)應(yīng)的抗壓強(qiáng)度應(yīng)＞1.4MPa，樁頂部分的抗壓強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到1.6MPa甚至更高。

5 高壓旋噴樁技術(shù)在鐵路施工中的應(yīng)用前景

基于高壓環(huán)境，高壓旋噴樁技術(shù)可確保泥漿準(zhǔn)確注入土體中，最終形成具有高度穩(wěn)固性的樁體。該技術(shù)可顯著提升鐵路結(jié)構(gòu)的抗震能力，工程中設(shè)備所占區(qū)域較小，在確保工程質(zhì)量的同時(shí)具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。目前，我國(guó)的鐵路網(wǎng)絡(luò)依然處于大范圍建設(shè)中，鐵路在滿足人們?nèi)粘３鲂行枨蟮耐瑫r(shí)，還可以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而基于高壓旋噴樁技術(shù)可提升鐵路工程質(zhì)量與建設(shè)速度。因此，高壓旋噴樁技術(shù)將會(huì)被廣泛應(yīng)用于鐵路施工領(lǐng)域。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高壓旋噴樁技術(shù)對(duì)于鐵路建設(shè)工程意義重大，其前景十分廣闊。對(duì)此，有必要加強(qiáng)高壓旋噴樁技術(shù)研究，提升該技術(shù)在鐵路施工中的應(yīng)用程度，促進(jìn)我國(guó)鐵路事業(yè)的發(fā)展。