高压旋喷桩加固铁路软土地基施工与监理

道勘测与设计　高压旋喷桩加固铁路软土地基施工与监理　许早元　（铁四院（湖北）工程监理咨询有限公司武汉４３００６３）　【摘要】通过高压旋喷桩铁路软土地基处理的工程实践，概要地阐述了单管法旋喷注浆工艺的加固原　软土地基施工监理　理、施工工艺、质量检验等，重点针对高压旋喷桩施工薄弱环节和质量通病提出监理控制措施和方法。　【关键词】　高压旋喷桩处理。　引　言　近年来，铁路工程建设向高速、重载方向迅　速发展，对铁路软土地基处理提出了更高的要　求。传统的搅拌桩、灰土桩等软基处理方法由于　利用旋喷机（也有用钻机预钻孔），把底部侧　面带有特殊喷嘴的注浆管（单管），置入地层预定　深度，用高压泥浆泵以２０ＭＰａ左右压力，把水泥　浆液从喷嘴中喷射出去冲切、扰动、破坏土体，同　时借助注浆管的旋转和提升运动，使浆液与从土　体上崩落的土搅拌混合，经过一定时间凝固，在土　体中形成圆柱状固结体。单管法旋喷桩工艺示意　见图ｌ。　受到桩体强度、沉降变形、处理深度等限制，基本　上淡出了高铁、重载铁路工程，而高压旋喷桩　（ＪＧＰ）、ＣＦＧ桩、ＰＨＣ管桩得到广泛应用。与　ＣＦＧ桩、ＰＨＣ管桩相比较，高压旋喷桩适用范围　广，能充分发挥桩间土承载力形成复合地基，并　且造价相对较低廉。　高压旋喷桩在武汉天兴洲大桥引桥、石武客　专、丹大快速铁路等工程项目中都有应用，主要用　于加固处理一般软土地基、挡土墙地基、桥路过渡　水箱　段、涵洞地基及涵路过渡段等。在高压旋喷桩工程　实践中，我们发现旋喷桩施工仍存在质量不稳定、　搅拌机　桩体成形不良甚至断桩、监控难度大等问题。本文　通过高压旋喷桩在铁路软基处理工程中的应用实　践，针对施工薄弱环节和质量通病，总结提出高压　旋喷桩的施工与监理措施。　图１　单管法旋喷桩工艺示意图　水泥仓　１加固原理　２旋喷桩施工　高压旋喷注浆工艺在铁路软基处理工程中，　一般木川甲　用于　砂类　地基　２．１工艺流程图（图２）　淤泥、淤泥　土，碎石类　＿圜铁道勘；　高压旋喷桩加固铁路软土地基施工与监理许早元　准备ｔ作卜——１　一Ｉ：艺性试桩　再向上慢速提升０．５ｍ至停浆面。　２．２．６复搅复喷。若遇砾石层、硬土层或更换钻　旋喷机就位　杆、意外中断，为确保桩径达到要求、保证不断桩，　采用重复搅拌、喷浆。根据地层地质情况确定复搅　复喷的深度；如拆卸、接长钻杆，因意外中断旋喷，　应重复钻进至停浆面以下，保持２０～３０ｃｍ的搭接　制浆　悯箍钻卡ｆ垂随度　级过滤　长度，防止断桩；桩头以下ｌｍ复喷。　旋喷头　于设计深度　高雎聚对浆液加压　２．２．７清洗。向浆液罐中注入适量清水，开启高　压泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直至干净。并　将粘附在喷浆管头上的泥土清洗干净。　箜：　ｔ　：塑　ｒ＿－１塑兰　竺竺竺　２．２．８移位。移动旋喷桩机进行下一根桩的施　工。旋喷桩的施工宜跳桩施工，避免对邻近旋喷桩　造成破坏。　桩机移位　２．２．９补浆。喷射注浆作业完成后，由于浆液的　析水作用，会出现不同程度的收缩，使固结体顶部　图２旋喷桩工艺流程图　出现凹穴，必须及时用水灰比为１：１的水泥浆补灌。　２．２施工程序　２．２．１旋喷机就位。移动旋喷桩机到指定桩位，　将钻头对准桩位中心，整平钻机，保特钻杆的垂直　度。钻进前，应进行低压（０．５ＭＰａ）射水，用以检查　喷嘴畅通。　３旋喷桩施工监理　３．１重视前期准备工作　３．１．１收集汇总场地的地质资料，做好地质核对　工作　２．２．２制备水泥浆。按试桩确定的配合比拌制水　泥浆。首先将水加入桶中，再将水泥和外加剂倒入，　开动搅拌机搅拌约１０分钟，而后拧开搅拌桶底部阀　①高压旋喷桩受场地地质条件影响很大，施工　前开展施工勘察或补勘是非常必要的。通过钻孔　取芯揭示地层，并取原状土样（部分样品做室内配　合比试验用）进行土工试验，深入掌握场地地层的　物理力学性质、埋藏条件，以及地下水情况。　②将施工勘察（或补勘）结果与设计图上的地　质情况对比核查，通过地质核对找出可能影响成桩　质量的地质因素，以便要求施工单位采取对策措施，　根据地质条件的变化选用不同的施工参数。　３．１．２试验检测工作先行　门，放入第一道筛网（００．８ｍｍ），过滤后流入浆液池，　然后通过泥浆泵抽进第二道过滤网（　０．８ｒａｍ），第二　次过滤后流入浆液桶，待旋喷注浆用。　２．２－３插管。当采用旋喷注浆机进行钻孔作业　时，钻孔和插管二道工序合而为一。当采用预先钻　孔时，一般借助喷射管的喷射或振动贯入。　２．２．４旋转提升喷射注浆。喷浆管下沉到达设　计深度后，停止钻进，继续旋转；高压泥浆泵压力增　到施工设计值（２０～３０ＭＰａ），坐底（不提升）喷浆　６０ｓ，然后边喷浆边旋转，同时严格按照试桩确定的　提升速度提升钻杆（根据地质情况不同）。一般旋转　速度２０ｒ／ｍｉｎ，提升速度０．２ｍ／ｍｉｎ。　２．２．５桩头部分处理。当旋喷管提升接近桩顶　时，应从桩顶以下１．Ｏｍ开始，慢速提升旋喷至桩顶，　①旋喷桩施工涉及各项试验检测工作，且贯穿　全过程始终。试验检测提出准确及时的指标数据　对指导旋喷桩施工、掌控施工质量至关重要。监理　单位要督促施工单位建立、健　定试验规章制度、操作规程等　测工作的监控。　ＲＡＩＬＷＡＹ　ＳＵＲＶＥＹ　ＡＮＤ　Ｄ　丑　Ｕ１伞糸，币Ｕ　兽强化试验检　铁道勘测与设计１０１２（５）■困■　蠢　施工方案应以实现设计要求为目标，监理单位　应对施工方案进行认真的审查。审查方案的技术　可行性、操作性，同时应审查方案中施工组织的合　理性，综合考虑进度、设备、技术、管理的协调配套。　３．１．４场地平整碾压　旋喷桩软土地基处理设计，一股采用旋喷桩与　桩间土共同形成复合地基的原理，桩间土在复合地　基综合效应中约占三分之一的份额，起着相当重要　的作用，桩问土的承载力、模量等指标必须得到充　分发挥，因此旋喷桩施工前，对原地面进行整平压　实处理非常必要。　采用推土机、挖掘机配合白卸汽车清除地表　Ｏ．３ｍ厚的种植土、杂物，并将原地面按设计要求整　平并晾晒，采用压路机进行碾压，其压实指标（压实　系数或孔隙率、Ｋ３０等）应达到设计要求；再根据施　工现场实际情况，施作临时排、截水设施，并在施工　范围以外开挖废泥浆池以及施工孔位至泥浆池间　的排浆沟。　监理单位应督促施工单位认真做好原地面的　处理。　３．２强化施工过程控制　３．２．１控制浆液配制。水泥浆应严格按工艺性　试桩确定的水灰比配制。在旋喷制桩过程中，要防　止水泥浆沉淀，浓度降低，影响桩体强度。拌制好　的水泥浆液仍应间隙性搅拌，超过２ｈ不得使用。浆　液搅拌完毕后送至吸浆桶时，应用筛网进行过滤。　不得使用受潮或过期的水泥制浆。　监理单位监控水泥浆的各项工作性能指标，见　证试验检测。　３．２．２严格控制施工参数。旋喷桩施工过程中，　应严格控制高压泥浆泵的压力，严格控制提升、旋　转送浆速度。经常检查高压系统、管道系统，使压　力、流量等参数符合预定的要求，如出现异常情况，　应分析原因，采取措施，保证旋喷桩质量，桩径达到　设计要求。　伍　Ｕ、讥世　、标准、规范要求，监理单　３．２．３控制冒浆量。冒浆量小于注浆量的２０％　为正常现象，若超过２０％或完全不冒浆时，应查明　原因，调整旋喷参数或改变喷嘴直径。冒浆量过大　位应专门编　确监控重点、　旋喷桩监理实施细则，明　＿圜铁道勘．　Ｌ’ⅣＡＹ　ＳＵＲＶＥＹ　ＡＮＤ　ＤＥＳＩＧＮ　２０１２（５）　高压旋喷桩加固铁路软土地基施工与监理许早元　令令　工质量受诸多因素的影响，如地质条件、原材料、施　工参数选取、施工过程控制等，施工过程中还会出　现其它异常情况影响质量，因此，应严格把好旋喷　桩施工质量验收关。表１为旋喷桩施工质量检查表。　３＿３．２旋喷桩验收应按检验批（不超过１００ｍ路　时，可能是由于地层过硬致密，为了保证喷射成桩　直径，可采取提高喷射压力或缩小喷嘴直径的措施；　不冒浆或冒浆量过小时，可能是由于地层疏松，孔　隙较大，宜加大浆液的浓度。　３．２．４防止断桩。在旋喷制桩过程中，钻杆旋转　和提升必须连续不中断，拆卸接长钻杆或继续旋喷　时要保持钻杆有２０～３０ｃｍ的搭接长度，避免出现　断桩；如因机械出现故障中断旋喷，应重新钻至桩　底设计标高后，重新旋喷制桩。　３．２．５核实注浆量。每根桩旋喷完毕，应该核实　注浆量。现场监理和施工管理人员共同综合分析　该旋喷桩喷浆总量、喷浆过程异常情况、冒浆情况，　判断是否需要进行复喷补浆。　３－３旋喷桩质量检验　３＿３．１严格控制旋喷桩质量验收。旋喷桩的施　基）进行，不能等到旋喷桩施工全部结束进行一次　性验收。符合检验批验收条件即可进行检验，发现　问题能得到及时的整改，调整后续施工参数，避免　积累形成系统问题。监理单位应按照验收标准的　要求对旋喷桩的桩数、有效桩径、桩长、桩位、布桩　形式、桩体强度、复合地基承载力等进行全面的检　验、见证试验检测。　３．３－３验收检查时，还应对施工过程中出现异常　情况的旋喷桩进行重点检查，发现问题及时会同设　计单位提出处理措施。　表ｌ　旋喷桩施工质量检查表　序号　１　项目　水泥、外加剂的品种、规格　及质量　允许偏差　符合设计要求　检查数量　检查方法及说明　袋装水泥２００ｔ一批，散装水　检查产品质量证明文件，并抽　泥５００ｔ一批，每批抽样１组　样检查　２　３　４　５　６　７　８　９　浆液　旋喷桩数量、布桩形式　旋喷桩位置（纵横方向）　旋喷桩垂直度　旋喷桩有效直径　旋喷桩桩长　桩体无侧限抗压强度　复合地基承载力　设计配方及试验配合比　符合设计要求　５０ｍｍ　１％　不小于设计要求　不小于设计要求　不小于设计要求　不小于设计要求　每工作班抽样２次　１００％　观察并用浆液比重计检测密度　观察、现场清点　用经纬仪检查（或钢尺丈量）　抽检１０％，每检验批不少　用经纬仪或吊线于５根　检查喷浆管　，开挖０．５～ｌｍ深后尺量　１００％　抽检２‰，但不少于３根　在施工中测量钻杆长度　钻芯取样，无侧限抗压试验　平板荷载试验　注：钻芯取样做桩体无侧限抗压强度试验、复合地基平板荷载试验应在成桩２８天后进行。　如果施工单位、监理单位缺乏熟悉旋喷桩施工工艺、　４几点体会　４．１狠抓技术培训　施工管理、施工监理的“明白人”，旋喷桩施工质量　将完全失控。　监理单位应督促施工单位做好技术培训工作，　同时狠抓监理自身培训，提高监理能力。　４．２严格施工过程控制　旋喷桩施工是一个复杂的系统工程，成桩过程　是一个化学固结过程，涉及地质、物理化学、材料、　试验检测、岩土工程等专业学科。旋喷桩工艺过程　复杂，多套设备整合在一个场地，对人员的操作技　能、施工管理、施工监控的要求都很高。可以想像，　督促施工单位完善质量自控　强化监控。施工单位、监理单位均　形成“一机二人”的跟班作业的自　ＰＡｌＬＷＡＹ　ＳＵＲＶＥＹ　ＡＮＤ　ＤＥＳ　，盟埋早１　“旁站”制度，　蛊控。重点对　铁道勘测与设计１０１２（５）圜　关系，综合考虑设备数量、管理跨度，实现均衡施工。　４．４旋喷桩属于柔性桩　它与桩间土形成复合地基共同承载上部荷载，　为了达到桩与土工共同承载的效果，一般在桩顶设　置柔性加筋碎石垫层（褥垫层），以调整桩土应力分　担。褥垫层应按设计要求施工，监理单位重点控制　碎石层的厚度、压实质量以及土工格栅的铺设质量。　参考文献　［１］（（地基处理手册　编写委员会．地基处理手册［Ｍ］．北京　中国建筑工业出版社．１９９８　（上接第６８页）　场办公例会的主持和会议纪要编写，承担了每小时　一次向各单位近２０余人传递盾构施工动态及参数　本次成功下穿实践为复合式土压平衡盾构在　８结束语　面对深圳市头号风险工程的巨大挑战，各参与　单位高度重视，提前半年时间着手制订下穿施工方　案，先后进行数次方案专家审查论证以及十余次专　题研讨，在下穿过程中，严格管理，精益求精，最终　顺利完成下穿任务。２０１０年８月２Ｏ日，下穿最后　一情况的手机短信的编写和发送。　典型上软下硬地层中下穿重要建（构）筑物这一技　术瓶颈提供了以下宝贵监理经验和实践依据。　参考文献　【１］ＧＢ５０３１９—２０００建设工程监理规范　［２】ＧＢ５０２９９．１９９９地下铁道工程施工及验收规范　［３】ＧＢ　５０１０８—２００８地下工程防水技术规范　环管片拼装完成，标志着挡在深圳地铁二号线东　延线工程建设中的最大拦路虎被成功打掉，为保证　地铁开通，为迎接深圳２０１１年大运会赢得了至关　重要的一场战役。　［４　ＧＢ５０２０８．４］２００２地下防水工程质量验收规范　［５］ＧＢ５０４４６．２００８盾构法隧道施工与验收规范　监理在本次下穿施工之前、之后以及过程中承　担了繁重的组织、技术、协调等细节工作。在整个　［６］深圳地铁２号线东延线２１１２监理部．监理规划　［７】深圳地铁２号线东延线２１１２监理部监理细则　［８】深圳地铁２号线东延线２２２５．２标设计文件　［９］深圳地铁２号线东延线２２２５—２标下穿一号线施工　方案、监测方案、应急预案　历时５５天的下穿过程中，监理不仅要紧盯现场每　个环节、每个细节，更是承担了每天一次的下穿现　＿圜铁道勘　与设计ＰＡｌＬＷＡＹ　ＳＵＲＶＥＹ　ＡＮＤ　ＤＥＳＩＧＮ　２０１２（５）