高压旋喷桩施工技术

霍伟

摘 要：文章结合具体工程实例，对高压旋喷桩施工技术的具体技术特点和适用范围进行简要分析，对其加固设计方法和施工流程等进行阐述，旨在提升工程项目基础可靠性，满足工程基本需求。

关键词：重载铁路；基础加固；高压旋喷桩；施工技术

中图分类号：U445.55+1 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）01-0058-03

Abstract： Combined with concrete engineering examples， this paper briefly analyzes the concrete technical characteristics and applicable scope of the construction technology of high pressure rotary jet grouting pile， and expounds its reinforcement design method and construction flow. The purpose of this paper is to improve the reliability of the foundation of the project and meet the basic needs of the project.

Keywords： heavy duty railway； foundation reinforcement； high pressure rotary grouting pile； construction technology

1 工程概况

本文为研究分析高压旋喷桩施工技术，结合某一重载铁路施工情况，研究具体高压旋喷桩施工技术的应用情况，并保障路基质量，满足重载铁路的整体安全性。本文选取该铁路K70+905～K71+100段路基标段作为试验标段，并选择高压旋喷桩施工技术对路基进行加固处理。该重载铁路属于大型铁路工程，其担任着重要运输任务，但随着运量的增加，车辆的轴重加大和行车速度的提升，则会造成路基出现下沉的情况。其下沉地段路填高6～15m，既有站场下沉累积的量为0.3～0.5m。这些沉降因素的影响，需展开长时间的补碴工作，这也就导致碴囊的形成，造成路基的功能性受到干扰，导致工程的整体性能不佳。

该工程针对下沉底端的整治拟定选择三种方案，分别为：（1）拆除线路，进行换填；（2）实施挤密桩加固路基；（3）注浆加固路基。结合本工程实际情况，能够得到（1）（2）两种方案在具体实施中，工期相对较长，需在天窗点内施工，对于既有铁路的加固效果不够理想。故此，该工程选择注浆加固的方式，并选择高压旋喷桩施工技术完成对路基的加固工作。

2 高压旋喷桩施工技术研究

为保障高压旋喷桩施工技术可得到有效应用，需对具体的高压旋喷桩施工技术展开研究，分析技术特点、适用范围和加固机理等进行研究。

2.1 高压旋喷桩施工技术特点

高压旋喷桩施工技术可用于地基加固，提高地基的整体质量，且高压旋喷桩施工技术的特点显著，具体的技术特点如下。

（1）施工方便。具体旋喷桩施工中，主要是选择钻机作为主要施工装备，其具备体积小和机动性强 特点，其是用于在土体中打入5～35cm的小孔，成孔后，则借助后续施工工序，可以在土体中生成一个0.5m～4.0m的柱状体，占据空间小，能够发挥其巨大优势。（2）适用范围广。高压旋喷桩施工技术具有较高的适用范围，其在实际的加固中，不受地质条件的影响，不受既有建筑的干扰。且由于其主要是运用高压喷射流直接破坏搅拌土体，可在粘性土、淤泥质土和碎石土中均具有良好的应用价值。而且，选择高压旋喷桩施工技术，不会对既有建筑的基础结构造成影响，且无需展开大面积开挖工作，不会对加固工程的正常运行造成干扰。其不仅可用于工程施工，还可用于后期维护与修复。（3）桩体形状位置灵活。在实际施工技术应用中，为迎合工程的基本需求，需对桩的规格见控制。施工人员能够人为控制桩体的长度和位置，不仅能够完成钻孔硬化成型，还可以完成对区域的加固。具体施工中，可借助调整喷射速度、喷射方向和改变喷嘴等方式，综合控制桩体的形状与位置。（4）喷射方向多样化。具体的高压旋喷桩施工中，可能会遇到对顶部、垂直方向的加固，例如：隧道工程、地下施工和礦井施工等。选择旋喷桩施工技术，能够人为控制喷射方向，可完成对垂直、斜向、水平等各个方向的喷射，并完成加固工作。（5）耐久性较好。高压旋喷桩施工技术的成型过程中，选择具有较好抗水性能的凝胶材料，水的干扰作用相对较低。另外，软土地基的加固的作业中，选择该技术，可得到良好的效果，甚至可用于永久性工程。（6）浆液利用效率高。高压喷射注浆中，可能会有10～20%的浆液会发生矛冒浆、浆液倒流等现象，这样会造成资源浪费情况。较比高压喷射注浆技术，高压旋喷桩施工技术的工艺成熟，结合三重管法，对注浆液进行回收利用，有效的提升浆液的利用效率。（7）原材料来源广泛。旋喷桩施工技术的材料来源的广泛，可运用低廉的425号普通硅酸盐水泥，还可以增加粉煤灰、矿渣和工业废石膏等，在节约成本的同时，有助于固结效果，从而综合提升施工的质量。（8）施工安全性高。具体高压旋喷桩施工技术中，主要是选择高压水泵、高压浆泵等设备，这些设备的安全系数高，不容易诱发施工安全隐患。另外，各类高压设备中，均设置安全阀门与自动泄压装置。输送高压浆体的胶管d=19m的钢丝裹绕，其安全使用压力可达40Mpa，爆破压力可达120Mpa，安全性能良好。（9）良好的环境效益。高压旋喷桩施工技术，在实际的运用中，对周边建筑结构不会造成影响。施工的震动、噪声较小，不会对周边居民造成干扰，另外施工过程中，不会产生大量污染物资，环境效益良好。

2.2 高压旋喷桩施工技术适用范围研究endprint

为进一步研究高压旋喷桩技术，可对其具体的应用范围进行研究，详细如下：（1）多种土质加固。结合高压旋喷桩施工技术特点，可以得到其能够对多种地基达到良好的加固效果，砂类土、粘性土、湿陷性黄土等，可取得较为理想的加固效果。但是，不可否认的是，其在处理富含得大量纤维的腐殖土和粗颗粒土的效果不够理想。（2）可用于建筑的地下连续墙、地基加固和防渗、隧道加固等的施工中，且加固效果显著。（3）场地狭窄情况。对于场地相对狭窄，且空间高度较低，这种情况均能够完成加固，加固期间不会对工程的日常功能造成干扰，作用明显。

2.3 高压旋喷桩施工的加固机理

高压旋喷桩施工技术对地基的加固作用，可用浆液冲切破坏土体、浆液与土粒的拌和与水泥硬化三个角度解释。

（1）浆液冲切破坏土体。运用高压泵，其可将浆液在较大的压力作用下，从喷嘴中喷出，具备强大动能的浆液作用于土体，且集中在某一区域，当冲切能力大于土体的承受能力，则会对土体进行破坏。而且浆液充满孔内空间后，会进入到土体的裂缝中。（2）浆液与土粒的拌和。钻头和浆液冲切的双重作用，会使得土体被冲切成诸多小颗粒，在冲击作用和钻机搅拌作用，二者之间会发生充分拌和，且随着钻头与喷头的移动，会生成柱状体。（3）搅拌桩的硬化。其主要原料为水泥，当水泥与土粒混合后，则会发生硬化反应，从而生成的搅拌桩，具有较高的硬度。其中主要反应有水解、水化反应、硬凝反应、团粒化作用和离子交换作用等。

3 高压旋喷桩施工技术设计方法与施工流程

3.1 设计方法

结合工程基本参数与方案选择，确定本工程施工选择高压旋喷桩施工技术。

（1）为迎合本工程重载铁路加固需求，需率先对旋喷桩的桩径进行确定，本工程设计的桩径为0.5m。（2）桩径设计完成后，分析具体旋喷桩布置方式，选择路肩以下1m，沿线间隔3m，边坡间隔2m设置，且自上而下5排桩孔，角度15°。如图1所示，本工程的旋喷桩布置图。（3）布置方式确定后，则需要对具体的注浆量展开计算，具体计算中，可选体积法和喷量法。

3.2 高压旋喷桩施工技术施工工序

3.2.1 前期准备工作

施工之前，需展开有效的前期准备工作，前期准备工作包含的内容相对较多，包括如下工作：（1）三通一平准备。为保障施工设备和材料可以运送到施工现场，需展开对施工现场的整理工作，包括对场地的平整和杂物的清理，并为设备和材料的堆放划归场地，便于施工的进行。另外，需保障施工现场的电力支持，可选功率150kW的发电机。对于水资源，则选择就地取水的方式展开施工。（2）测量放样。结合具体桩的布置方式，则展开测量放样工作，结合里程情况，编号以此类推。且具体测量放样过程中，需保障标记的可观测性，便于后续的施工进行。（3）地下管线保护。施工之前需展开对地下环境的勘察工作，确定施工对地下管线的影响，在具体的技术交底中，详细标地下管线情况。如确认施工周边，则通过开挖确认管线准确位置，避免施工造成不良影响。（4）施工材料检测检验。施工材料主要是用于配置注浆液的材料，施工前，必须展开对注浆液材料的选型。具体的检测检验，包括对水泥的型号、出厂日期和性能展开检测检验，确保水泥的性能。另外，需对减水剂和速凝剂进行选择，本文主要选择UNF-1型减水剂和AJ型速凝。（5）设备的检测检验。具体设备检测包括对设备状态的确定，并保障设备能够处于良好的运行状态，减少由设备造成的质量隐患。

此外，施工前期的准备工作，包括技术交底、人员组织安排、施工进度设计等，保障高压旋喷桩施工技术可以得到顺利展开。

3.2.2 具体施工注意事项

实际的高压旋喷桩施工技术的施工流程相对简单，在基础准备工作的基礎上展开施工。需要特别注意的有以下几点：（1）钻机就位。在测量放样完成后，将钻机放置在钻孔位置，确保钻头能够直指孔的中心，纵横偏差需≤50mm，垂直偏差<1%。放置完成后，则展开对钻机的固定工作，避免钻进过程中，发生钻机活动的情况。（2）钻孔。钻孔前需展开试喷，确保喷嘴的功能，在对地面的进行预处理，确保钻杆能够快速进入到土体。钻进过程中，需严格控制给进速度、压力等参数，避免钻进过程中，发生偏移。另外，详细记录钻进的时间、土层硬度等参数。钻孔完成后，则展开钻孔的质量检测工作，确保成孔合格。（3）浆液的拌制。为保障注浆效果，需在钻头距离设计孔深3～5m时展开，浆液水灰比控制在1：1，并分别加入3%与5%的速凝剂、减水剂。水泥浆液在搅拌机内搅拌3～5min后停止搅拌。为避免离析，则展开二次搅拌，还需对浆液的流动性和粘稠度进行检测与控制。（4）喷射注浆作业。按照设计的参数，进行下注浆管。下注浆管之前，需进行注浆管的常规检查工作，确保其功能。当注浆管到达目标区域后，则展开注浆作业。先试喷，合格后，展开喷射作业。喷射过程中，需注意提升速度、选旋摆速度、方向等，做好记录，包括对强度、桩长、桩径和完整性检测等参数，如果出现异常情况，需要及时展开处理，避免高压旋喷桩的质量问题。（5）器具冲洗与移动。当一个钻孔完成后，则需对注浆管等设备进行清洗，避免残留物的存在。通常是选择清水冲洗的方式。清洗完成后，则按照上一钻孔施工的基本情况，进行钻机等设备移动工作，移动过程中，需要避免发生碰撞的情况。

4 结束语

研究分析高压旋喷桩施工技术，分析具体高压旋喷桩施工技术特点、适用范围和加固机理等内容，明确高压旋喷桩施工技术的优势与价值。为进一步研究高压旋喷桩施工技术，本文结合某一重载铁路的基本情况，分析实际高压旋喷桩施工技术应用过程中的前期准备和施工工艺技术等，通过钻孔、注浆液拌制和喷射注浆等技术，综合完成对高压旋喷桩施工技术的施工，实现对既有路基的加固工作，提升重载铁路的功能与安全。

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