臨近既有線高壓旋噴樁復合地基施工關鍵技術研究

閆薪宇 李克甲

摘 要：在臨近既有鐵路進行旋噴樁施工時，土體受車輛荷載震動的干擾大，且受地域限制，其施工作業面小，給施工造成極大的困難，具體成樁效果難以預測。具體施工要避免對既有線的干擾，而控制工后沉降是其施工難點。通過研究臨近既有線高壓旋噴樁的相關施工工藝，本文總結了施工經驗，為以后類似工程提供施工參考。

關鍵詞：臨近既有線;高壓旋噴樁;質量控制

中圖分類號：U416.1文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）29-0113-03

Abstract： When the jet grouting pile is constructed near an existing railway， the soil is greatly disturbed by vehicle load vibration， and due to geographical restrictions， its construction area is small， which causes great difficulties in construction， and the specific pile-forming effect is difficult to predict. Specific construction should avoid interference to existing lines， and controlling post-construction settlement is the construction difficulty. By studying the related construction technology of high-pressure jet grouting piles near existing lines， this paper summarized the construction experience， so as to provide construction references for similar projects in the future.

Keywords： near existing line;high-pressure jet grouting pile;quality control

臨近既有線施工是指在既有鐵路的基礎上進行各種擴能改造工程，諸如進行路基幫寬、增建二線以及實施各項改造工程等。在其施工過程中，人們不僅要保證既有線的安全穩定運營，還需要使不同工程達到相應的施工質量控制要求。

高壓旋噴樁施工會造成鄰近既有線路基周圍土體的應力釋放及位移釋放，導致線路的沉降及位移，從而影響線路的平順度及行車安全。因此，高壓旋噴樁復合地基施工質量是整個工程質量控制的關鍵。

1 臨近既有線高壓旋噴樁復合地基施工面臨的問題

1.1 新舊路基設計標準不同

在針對舊路基的幫寬施工中，其在設計時速、鐵路等級上往往存在差異，進而導致其新舊路基的處理方式不同。這會使得整體工后沉降難以控制，在自重的作用下，新舊路基及上部結構將出現不均勻的沉降變形，其主要發生在路基拓寬的部分，這會造成軌道線路不平順，威脅列車行車安全。

1.2 施工荷載產生的影響

高壓旋噴樁施工造成的鄰近既有線路基周圍土體的應力釋放及位移釋放會引起線路的沉降及位移。施工過程中，周邊荷載（如堆載、列車荷載、施工機具荷載等）會進一步加強施工帶來的應力與位移釋放效應，尤其是在鉆孔開挖后，順應釋放方向，如有大量堆載存在，無疑會加劇這一效應，使線路安全難以保障。

1.3 既有路基排水

路基工程施工多在每年的春、夏、秋三季進行。全國綜合水文地質資料顯示，每年的春夏交替以及夏秋交替時期，降雨量會達到峰值，且在南方的沿海城市中，夏季也為熱帶季風高發季節，這會形成較大的降雨量，而水則往往是引發各種路基病害的重要原因。在對既有路基進行施工時，有時會對原有的排水設施進行拆除，幫寬施工還會對邊坡進行削坡開挖等作業。若不及時進行臨時排水設施的修筑，使路基暴露在空氣中，當降雨發生時，會導致路基大面積進水，從而引發路基病害。

1.4 防護措施的建立

既有鐵路路基往往投入運營多年，其各種線路復雜，其中有些路段還存在老化嚴重等問題。在某些工程施工過程中，既有線還需要保持運營，這會導致施工作業面狹窄、施工機具防護困難的問題，一旦操作不慎，發生傾倒，砸向既有線，后果無法想象。

1.5 高壓旋噴樁成樁效果

已有研究資料顯示[1]，高壓旋噴樁的成樁機理是將水或漿液以一定的壓力從噴嘴中噴出，破壞土體的同時提鉆，噴射時一邊旋轉，一邊提升，使漿液與土攪拌混合凝固后成形。但在臨近既有線進行施工時，為減小對既有線的影響，預防可能產生的從既有線冒漿現象，有時會減小噴射壓力，此時所形成的高壓旋噴樁可能無法達到其設計要求。另外，某些特殊地區的地質條件較差，水文情況復雜，高壓旋噴樁施工結束后，其成樁效果并不理想，會出現斷樁、樁身強度不足、縮頸或擴頸現象。

1.6 施工期的限制

臨近既有線施工通常對工期要求嚴格，使用較為專業的施工團隊進行作業。施工結束后，路基預留自然沉降時間較短，導致難以完成堆載預壓等操作，在上述條件下，新舊路基的不均勻沉降效應被進一步放大[2-3]。由此產生的諸多病害問題可能會在施工完成不久后出現，嚴重時會導致線路停運維修。

2 施工難點的技術對策

在進行復合地基設計時，應充分考慮既有路基可能帶來的影響，在經過充分的現場調研后，可根據不同路段的工程實際情況選用不同施工方法，或針對路基病害較為嚴重的路段可先進行加固補強，再進行新路基的施工。

施工時應采取周密的防護措施，避免對既有線或臨近的構筑物產生影響，應盡量減小施工堆載，避免施工材料存放點過于靠近既有路基。與此同時，提前做好路基臨時排水設施，如遇雨期無法施工，應對施工斷面和路基的臨空面做好相應防護，避免雨水侵入路基。

高壓旋噴樁的成樁效果可根據具體現場制樁試驗確定，若通過鉆芯取樣發現存在斷樁現象，在發生斷樁的位置應分析具體原因，找到解決方法，在施工時采取措施避免發生類似的情況[4]。

3 高壓旋噴樁施工質量控制及常見問題

3.1 施工前準備

在高壓旋噴樁正式開始施工前，要認真做好施工準備工作。與新建鐵路路基工程相比，其間應重點做好以下準備工作：針對既有路基的電線電纜、接觸網、軌枕、道砟等既有設施，應做好防護，避免因施工對其產生干擾或破壞;核對工程地質資料，針對不同地層，確定具體樁長、樁徑、布設形式、噴射壓力，選取噴射機具和噴射方式，并進行現場試樁試驗，養護過后進行鉆芯取樣，確定成樁效果;做好既有路基的監測裝置的布設，包括水平位移計、自動化沉降觀測設備，必要時需要設置測斜管。根據《上海鐵路局營業線施工工務安全監督管理辦法》（暫行）規定：觀測頻次不少于2 h/次，當路基水平位移或垂直位移變化量大于2 mm/d，或累計變化量大于10 mm時，必須停止施工，加強線路養護，并等到線路穩定后方可繼續施工。施工結束后，應繼續加強觀測，時間不少于3 d，頻次不少于2次/d。

3.2 高壓旋噴樁的施工

單管、二重管、三重管等高壓噴射注漿施工中，雖然其注入的介質數量及種類不同，但其施工程序基本一致。其都是先將注漿管插入預定位置中，從下至上進行噴射作業。其施工流程為：鉆機就位、鉆孔、插管、噴射作業、拔管、清洗、移開機具、回填注漿等。

3.3 施工質量控制

高壓旋噴樁施工在質量控制方面主要需要注意以下幾點：孔位應由專人負責，在鉆孔前進行復核，誤差不大于5 cm;鉆孔時，必須記錄鉆孔及注漿管插入深度，同時要核對是否相符，垂直度必須等于或者小于設計要求;關于水泥漿的配比，在制備水泥漿時，可用比重計或比重稱來抽查其是否符合設計要求;施工參數控制包括噴射方向、提升速度和旋轉速度、壓力以及流量的控制，施工現場應由專人進行抽檢，有條件的地方可使用自動化設備。

3.4 施工常見問題

3.4.1 樁體強度不均、縮頸。如果在施工時只選用一種固定的噴射參數，沒有按照其工程地質條件針對不同土層和深度進行選擇，其結果必然會形成直徑不均的固結體。若在旋噴時發生故障導致施工中斷，或是其注漿量配合比、提升速度、旋噴速度設計不足，也會導致樁身直徑不均。

3.4.2 冒漿問題。冒漿問題可以分為不冒漿和冒漿量過大兩個方面。不冒漿主要是由于其地層之中存在較大孔隙，可在漿液中加入適量速凝劑來縮短固結時間，也可增大注漿量將縫隙填滿凝固后重新施工。對于冒漿量過大的情況，其主要原因是噴射范圍與注漿流量不匹配，注漿量過大。可提高噴射壓力、減小噴嘴直徑或者加快旋轉提升速度，有效解決該問題。

3.5 注漿壓力控制

在施工時，若突然發生注漿壓力下降或者增大，都表明其注漿管異常，或是產生漏漿、接頭松動、脫落、堵孔堵管等現象。此時，應立即停止施工，進行維修檢查，待修復作業完成后繼續施工。

4 高壓旋噴樁的質量檢驗

由于高壓旋噴樁在地下施工，應按照隱蔽工程類別進行相關質量檢測，人們無法通過目測方法判斷其成樁質量，應結合實際工程，采用適當的檢查方法進行質量檢驗。

施工前，應根據高壓旋噴樁設計要求進行現場制樁試驗，通過試驗確定施工時的噴射方法、噴射壓力、漿液配比和外加劑等。施工后，應檢驗其成樁整體性、均勻性、垂直度、有效直徑、強度和耐久性，且在成樁28 d后進行鉆芯取樣和單樁復合地基荷載試驗檢測。

通過試驗檢驗，確定高壓旋噴樁復合地基承載力特征值、單樁承載力特征值以及復合地基壓縮模量，與設計值進行比較，確定其是否滿足承載特性和變形特性要求。

5 結語

臨近既有線路基幫寬施工與普通路基施工不同，其受到各方條件的限制和及技術標準的制約，特別是在地基工程的施工中，由于各項限制條件的制約，其施工難度成倍增加。綜上，因其在設計和施工方面的復雜性，人們應高度重視高壓旋噴樁復合地基施工，做好針對既有線充分保護的同時，應及時關注和加強沉降控制，避免因不均勻沉降造成路基下沉過大而引起既有線停運。其間，人們要通過現場試驗準確掌握各項施工參數，嚴格開展施工管理，保證施工質量。同時，應在施工過程中不斷總結技術經驗，為以后類似工程提供技術參考。

參考文獻：

[1]楊鳳靈.高壓旋噴樁復合地基在高層住宅樓中的應用[D].杭州：浙江大學，2004.

[2]茍勝榮，景祥.注漿法加固濕陷性黃土鐵路路基應用研究[J].河南科學，2019（9）：1447-1451.

[3]孫明超.高速鐵路路基幫寬沉降變形控制技術研究[J].鐵道勘察，2019（4）：46-49.

[4]林新兵.臨近既有線施工安全防護與控制[J].鐵道建筑技術，2018（3）：117-120.