临近既有线高压旋喷桩复合地基施工关键技术研究

闫薪宇 李克甲

摘 要：在临近既有铁路进行旋喷桩施工时，土体受车辆荷载震动的干扰大，且受地域限制，其施工作业面小，给施工造成极大的困难，具体成桩效果难以预测。具体施工要避免对既有线的干扰，而控制工后沉降是其施工难点。通过研究临近既有线高压旋喷桩的相关施工工艺，本文总结了施工经验，为以后类似工程提供施工参考。

关键词：临近既有线;高压旋喷桩;质量控制

中图分类号：U416.1文献标识码：A文章编号：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

临近既有线施工是指在既有铁路的基础上进行各种扩能改造工程，诸如进行路基帮宽、增建二线以及实施各项改造工程等。在其施工过程中，人们不仅要保证既有线的安全稳定运营，还需要使不同工程达到相应的施工质量控制要求。

高压旋喷桩施工会造成邻近既有线路基周围土体的应力释放及位移释放，导致线路的沉降及位移，从而影响线路的平顺度及行车安全。因此，高压旋喷桩复合地基施工质量是整个工程质量控制的关键。

1 临近既有线高压旋喷桩复合地基施工面临的问题

1.1 新旧路基设计标准不同

在针对旧路基的帮宽施工中，其在设计时速、铁路等级上往往存在差异，进而导致其新旧路基的处理方式不同。这会使得整体工后沉降难以控制，在自重的作用下，新旧路基及上部结构将出现不均匀的沉降变形，其主要发生在路基拓宽的部分，这会造成轨道线路不平顺，威胁列车行车安全。

1.2 施工荷载产生的影响

高压旋喷桩施工造成的邻近既有线路基周围土体的应力释放及位移释放会引起线路的沉降及位移。施工过程中，周边荷载（如堆载、列车荷载、施工机具荷载等）会进一步加强施工带来的应力与位移释放效应，尤其是在钻孔开挖后，顺应释放方向，如有大量堆载存在，无疑会加剧这一效应，使线路安全难以保障。

1.3 既有路基排水

路基工程施工多在每年的春、夏、秋三季进行。全国综合水文地质资料显示，每年的春夏交替以及夏秋交替时期，降雨量会达到峰值，且在南方的沿海城市中，夏季也为热带季风高发季节，这会形成较大的降雨量，而水则往往是引发各种路基病害的重要原因。在对既有路基进行施工时，有时会对原有的排水设施进行拆除，帮宽施工还会对边坡进行削坡开挖等作业。若不及时进行临时排水设施的修筑，使路基暴露在空气中，当降雨发生时，会导致路基大面积进水，从而引发路基病害。

1.4 防护措施的建立

既有鐵路路基往往投入运营多年，其各种线路复杂，其中有些路段还存在老化严重等问题。在某些工程施工过程中，既有线还需要保持运营，这会导致施工作业面狭窄、施工机具防护困难的问题，一旦操作不慎，发生倾倒，砸向既有线，后果无法想象。

1.5 高压旋喷桩成桩效果

已有研究资料显示[1]，高压旋喷桩的成桩机理是将水或浆液以一定的压力从喷嘴中喷出，破坏土体的同时提钻，喷射时一边旋转，一边提升，使浆液与土搅拌混合凝固后成形。但在临近既有线进行施工时，为减小对既有线的影响，预防可能产生的从既有线冒浆现象，有时会减小喷射压力，此时所形成的高压旋喷桩可能无法达到其设计要求。另外，某些特殊地区的地质条件较差，水文情况复杂，高压旋喷桩施工结束后，其成桩效果并不理想，会出现断桩、桩身强度不足、缩颈或扩颈现象。

1.6 施工期的限制

临近既有线施工通常对工期要求严格，使用较为专业的施工团队进行作业。施工结束后，路基预留自然沉降时间较短，导致难以完成堆载预压等操作，在上述条件下，新旧路基的不均匀沉降效应被进一步放大[2-3]。由此产生的诸多病害问题可能会在施工完成不久后出现，严重时会导致线路停运维修。

2 施工难点的技术对策

在进行复合地基设计时，应充分考虑既有路基可能带来的影响，在经过充分的现场调研后，可根据不同路段的工程实际情况选用不同施工方法，或针对路基病害较为严重的路段可先进行加固补强，再进行新路基的施工。

施工时应采取周密的防护措施，避免对既有线或临近的构筑物产生影响，应尽量减小施工堆载，避免施工材料存放点过于靠近既有路基。与此同时，提前做好路基临时排水设施，如遇雨期无法施工，应对施工断面和路基的临空面做好相应防护，避免雨水侵入路基。

高压旋喷桩的成桩效果可根据具体现场制桩试验确定，若通过钻芯取样发现存在断桩现象，在发生断桩的位置应分析具体原因，找到解决方法，在施工时采取措施避免发生类似的情况[4]。

3 高压旋喷桩施工质量控制及常见问题

3.1 施工前准备

在高压旋喷桩正式开始施工前，要认真做好施工准备工作。与新建铁路路基工程相比，其间应重点做好以下准备工作：针对既有路基的电线电缆、接触网、轨枕、道砟等既有设施，应做好防护，避免因施工对其产生干扰或破坏;核对工程地质资料，针对不同地层，确定具体桩长、桩径、布设形式、喷射压力，选取喷射机具和喷射方式，并进行现场试桩试验，养护过后进行钻芯取样，确定成桩效果;做好既有路基的监测装置的布设，包括水平位移计、自动化沉降观测设备，必要时需要设置测斜管。根据《上海铁路局营业线施工工务安全监督管理办法》（暂行）规定：观测频次不少于2 h/次，当路基水平位移或垂直位移变化量大于2 mm/d，或累计变化量大于10 mm时，必须停止施工，加强线路养护，并等到线路稳定后方可继续施工。施工结束后，应继续加强观测，时间不少于3 d，频次不少于2次/d。

3.2 高压旋喷桩的施工

单管、二重管、三重管等高压喷射注浆施工中，虽然其注入的介质数量及种类不同，但其施工程序基本一致。其都是先将注浆管插入预定位置中，从下至上进行喷射作业。其施工流程为：钻机就位、钻孔、插管、喷射作业、拔管、清洗、移开机具、回填注浆等。

3.3 施工质量控制

高压旋喷桩施工在质量控制方面主要需要注意以下几点：孔位应由专人负责，在钻孔前进行复核，误差不大于5 cm;钻孔时，必须记录钻孔及注浆管插入深度，同时要核对是否相符，垂直度必须等于或者小于设计要求;关于水泥浆的配比，在制备水泥浆时，可用比重计或比重称来抽查其是否符合设计要求;施工参数控制包括喷射方向、提升速度和旋转速度、压力以及流量的控制，施工现场应由专人进行抽检，有条件的地方可使用自动化设备。

3.4 施工常见问题

3.4.1 桩体强度不均、缩颈。如果在施工时只选用一种固定的喷射参数，没有按照其工程地质条件针对不同土层和深度进行选择，其结果必然会形成直径不均的固结体。若在旋喷时发生故障导致施工中断，或是其注浆量配合比、提升速度、旋喷速度设计不足，也会导致桩身直径不均。

3.4.2 冒浆问题。冒浆问题可以分为不冒浆和冒浆量过大两个方面。不冒浆主要是由于其地层之中存在较大孔隙，可在浆液中加入适量速凝剂来缩短固结时间，也可增大注浆量将缝隙填满凝固后重新施工。对于冒浆量过大的情况，其主要原因是喷射范围与注浆流量不匹配，注浆量过大。可提高喷射压力、减小喷嘴直径或者加快旋转提升速度，有效解决该问题。

3.5 注浆压力控制

在施工时，若突然发生注浆压力下降或者增大，都表明其注浆管异常，或是产生漏浆、接头松动、脱落、堵孔堵管等现象。此时，应立即停止施工，进行维修检查，待修复作业完成后继续施工。

4 高压旋喷桩的质量检验

由于高压旋喷桩在地下施工，应按照隐蔽工程类别进行相关质量检测，人们无法通过目测方法判断其成桩质量，应结合实际工程，采用适当的检查方法进行质量检验。

施工前，应根据高压旋喷桩设计要求进行现场制桩试验，通过试验确定施工时的喷射方法、喷射压力、浆液配比和外加剂等。施工后，应检验其成桩整体性、均匀性、垂直度、有效直径、强度和耐久性，且在成桩28 d后进行钻芯取样和单桩复合地基荷载试验检测。

通過试验检验，确定高压旋喷桩复合地基承载力特征值、单桩承载力特征值以及复合地基压缩模量，与设计值进行比较，确定其是否满足承载特性和变形特性要求。

5 结语

临近既有线路基帮宽施工与普通路基施工不同，其受到各方条件的限制和及技术标准的制约，特别是在地基工程的施工中，由于各项限制条件的制约，其施工难度成倍增加。综上，因其在设计和施工方面的复杂性，人们应高度重视高压旋喷桩复合地基施工，做好针对既有线充分保护的同时，应及时关注和加强沉降控制，避免因不均匀沉降造成路基下沉过大而引起既有线停运。其间，人们要通过现场试验准确掌握各项施工参数，严格开展施工管理，保证施工质量。同时，应在施工过程中不断总结技术经验，为以后类似工程提供技术参考。

参考文献：

[1]杨凤灵.高压旋喷桩复合地基在高层住宅楼中的应用[D].杭州：浙江大学，2004.

[2]苟胜荣，景祥.注浆法加固湿陷性黄土铁路路基应用研究[J].河南科学，2019（9）：1447-1451.

[3]孙明超.高速铁路路基帮宽沉降变形控制技术研究[J].铁道勘察，2019（4）：46-49.

[4]林新兵.临近既有线施工安全防护与控制[J].铁道建筑技术，2018（3）：117-120.