旋噴樁在鐵路橋梁軟土地基加固中的應(yīng)用研究獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

旋噴樁在鐵路橋梁軟土地基加固中的應(yīng)用研究獲獎(jiǎng)科研報(bào)告摘要：旋噴樁本身具有施工占地比較小、施工噪音比較低以及振動(dòng)小的特點(diǎn)，在軟土地基加固中的使用是比較高的，并且隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，旋噴樁也進(jìn)一步在鐵路橋梁軟土地基加固中進(jìn)行應(yīng)用，旋噴樁的應(yīng)用增強(qiáng)了鐵路橋梁軟土地基穩(wěn)定性的同時(shí)也為之后工程的順利施工奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：旋噴樁;鐵路橋梁;軟土地基

高壓噴射注漿樁簡(jiǎn)稱(chēng)為旋噴樁，旋噴樁和一些比較傳統(tǒng)的強(qiáng)夯置換法、換填墊層法以及強(qiáng)夯法等地基加固方法進(jìn)行比較，其特點(diǎn)是施工的工藝比較簡(jiǎn)單，可人為控制固結(jié)體的形狀，使其可以進(jìn)行水平、垂直、傾斜方式的噴射;并且漿液也比較集中，生產(chǎn)非常安全，對(duì)鐵路橋梁軟土地基加固見(jiàn)效也非?？?，因此旋噴樁的使用也越來(lái)越廣泛。例如：應(yīng)用在加固淤泥、流塑、可塑性飽和粘性土以及砂土等一系列的軟土地基中其效果非常顯著，尤其是旋噴樁使用在比較狹窄、上層土質(zhì)硬下層土質(zhì)軟以及凈空低的一些作業(yè)場(chǎng)地時(shí)，其效果就更加的顯著。

一、旋噴樁工作的特點(diǎn)

旋噴樁的原理就是使用鉆機(jī)把注漿管的噴嘴和噴頭鉆到樁底土層設(shè)計(jì)的高程后，使用20～40MPa壓力把之前配好的漿液或者水使用高壓發(fā)生裝置從注漿管邊的噴嘴里快速?lài)娚涑鰜?lái)（如圖1），以此形成噴射流進(jìn)行沖切來(lái)破壞土層，當(dāng)土層結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度小于射流的動(dòng)壓時(shí)，土層中土顆粒就會(huì)剝落下來(lái)，有些細(xì)小的顆粒隨著水或者漿液冒出地面，有些土顆粒就會(huì)在射流沖擊力、重力以及離心力的影響下，和漿液進(jìn)行攪拌混合，隨后按照質(zhì)量的大小和漿土比例來(lái)重新進(jìn)行比較有規(guī)律的排列，漿液在凝固之后，就會(huì)在土層中形成一個(gè)固結(jié)體[1]。之后鉆桿一邊進(jìn)行旋轉(zhuǎn)一邊進(jìn)行提升，使土體和漿液進(jìn)行充分的攪拌混合后形成柱狀的固結(jié)體，并且使其凝固硬化形成樁，進(jìn)一步使鐵路橋梁軟土地基加固的目的達(dá)到。

二、旋噴樁在鐵路橋梁軟土地基加固中的施工方法

1、定孔位、安放鉆機(jī)和鉆孔

首先，定孔位按照之前設(shè)計(jì)的位置先進(jìn)行放樣，但前提是誤差≯2cm，之后定孔位使用木樁進(jìn)行固定;其次，固定樁的位置要設(shè)置在高噴灌漿軸線的拐彎處，并且控制樁的設(shè)立要在施工抽線5～10m的范圍內(nèi);最后，鉆機(jī)在進(jìn)行安放時(shí)，要垂直放置在設(shè)計(jì)的孔位上，使旋噴管在進(jìn)行鐵路橋梁軟土地基的加固施工時(shí)允許的傾斜角度不應(yīng)超過(guò)1.5%。

鉆機(jī)要放置在將要鉆孔的位置，鉆機(jī)在對(duì)準(zhǔn)孔位時(shí)，使用水平尺來(lái)對(duì)機(jī)臺(tái)的水平進(jìn)行掌握，同時(shí)鉆機(jī)在使用時(shí)要墊牢機(jī)架并立軸垂直，使鉆機(jī)的垂直度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求，并且對(duì)鉆機(jī)的水平進(jìn)行檢測(cè)，合格之后才可以開(kāi)鉆。一旦鉆機(jī)在鉆孔時(shí)出現(xiàn)傾斜，就務(wù)必要停止鉆孔，找到水平后在進(jìn)行開(kāi)鉆工作。當(dāng)使用合金鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)施工時(shí)，鉆孔的直徑要?600mm，并且在進(jìn)行鉆孔時(shí)要是遇到特殊情況就要立刻進(jìn)行檢查，同時(shí)采取有效的措施進(jìn)行解決，另外，還要對(duì)顆粒的大小、硬度以及底層的變化要進(jìn)行記錄，在結(jié)束鉆孔后，要安排專(zhuān)業(yè)人員對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，確保檢查合格后在進(jìn)行后續(xù)的施工。

2、下放噴射管、準(zhǔn)備噴漿材料

把噴射的臺(tái)車(chē)開(kāi)到成孔位置之后，首先，要在地面上對(duì)漿和氣進(jìn)行試噴射，對(duì)其各項(xiàng)工藝參數(shù)進(jìn)行檢查，確認(rèn)符合設(shè)計(jì)的要求之后再把噴射管下放到設(shè)計(jì)的土層深度，然后現(xiàn)場(chǎng)的專(zhuān)業(yè)人員要進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，保證合格后在進(jìn)行高壓旋噴灌漿工作，要是旋噴樁在進(jìn)行噴射時(shí)遇到問(wèn)題，比如出現(xiàn)噴嘴堵塞或者漿壓過(guò)高等情況時(shí)，就要把噴射管先從土層中提出來(lái)在地面處理好之后再進(jìn)行工作[2]。

噴漿的材料使用P.O32.5普通的硅酸鹽水泥進(jìn)行攪拌制成，但前提是水泥的使用必須是新鮮沒(méi)有結(jié)塊的。所以對(duì)水泥在使用時(shí)要先通過(guò)0.08mm的方孔篩進(jìn)行篩選，使方孔篩內(nèi)的水泥篩選余量≤5%，并且每批次的水泥在進(jìn)入作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)必須要有相關(guān)的產(chǎn)品合格證書(shū)，同時(shí)對(duì)水泥要依據(jù)有關(guān)的規(guī)定進(jìn)行一定比率的檢驗(yàn)。還有在進(jìn)行制漿時(shí)，其所需的用水務(wù)必確保是沒(méi)有污染過(guò)的干凈的水，從而使其符合制漿用水的要求。

3、制漿

在制漿時(shí)要按照之前設(shè)計(jì)的配比來(lái)進(jìn)行，并且在制漿的過(guò)程中要不定時(shí)的對(duì)漿液比重進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)要對(duì)每孔材料的使用量在高壓旋噴灌漿工作結(jié)束之后進(jìn)行準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)。漿液在使用高速攪拌機(jī)進(jìn)行攪制時(shí)，必要要滿(mǎn)足以下幾個(gè)條件：（1）漿液攪拌必須連續(xù)的同時(shí)也要均勻的使?jié){液混合;（2）務(wù)必要按照規(guī)定的時(shí)間對(duì)漿液進(jìn)行攪拌，并且每次漿液的攪拌時(shí)間要控制在4個(gè)小時(shí)以?xún)?nèi)。

4、噴射提升

噴射管下放到設(shè)計(jì)的土層標(biāo)度后，開(kāi)始把符合要求的漿液和氣送入土層中進(jìn)行觀察，查看注入的漿液在孔口冒出之后再根據(jù)當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的提升速度和方式開(kāi)始自下而上的進(jìn)行提升，直到提升至當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的終噴高程[3]。在噴射提升期間相關(guān)的技術(shù)人員務(wù)必要對(duì)漿液的初凝時(shí)間、注漿的流量和風(fēng)量以及旋轉(zhuǎn)的提升速度等參數(shù)時(shí)刻進(jìn)行觀察，同時(shí)做好相應(yīng)的工作記錄并繪制漿液噴射提升過(guò)程曲線。

漿液在進(jìn)行噴射時(shí)，相關(guān)的技術(shù)人員要對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)行情況時(shí)刻進(jìn)行檢查和觀察，同時(shí)對(duì)實(shí)際情況采用以下相關(guān)的措施：首先，管子的接、換、卸務(wù)必要快，避免出現(xiàn)堵嘴和塌孔;其次，漿液在噴射時(shí)出現(xiàn)故障要中斷時(shí)，要根據(jù)情況進(jìn)行酌情處理;再次，機(jī)械出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，要對(duì)中斷時(shí)間盡力進(jìn)行縮短，使灌漿作業(yè)能盡早恢復(fù);最后，如果灌漿作業(yè)中斷一個(gè)小時(shí)以上時(shí)，務(wù)必要采取相關(guān)的補(bǔ)救措施直到恢復(fù)灌漿作業(yè)。但是要注意的是，故障恢復(fù)再次進(jìn)行灌漿作業(yè)時(shí)，噴射管必須要在之前的作業(yè)位置上往下0.3米，以此使?jié){液的凝結(jié)體連續(xù)性得到保障。

5、回灌、記錄和沖洗

當(dāng)漿液的噴射工作結(jié)束后，就要在噴射孔內(nèi)開(kāi)始靜壓充填灌漿工作，使其漿液表面不再下沉，從而確保高壓噴射的樁體在固結(jié)之后符合之前設(shè)計(jì)的訂標(biāo)高度。另外，漿液在進(jìn)行回灌時(shí)要使用鄰孔高噴冒漿來(lái)進(jìn)行靜壓充填工作。

對(duì)鉆孔和高壓噴射灌漿的每道工序要使用一樣的表格進(jìn)行明確的記錄。漿液噴射工作完成之后，必須要把相關(guān)的機(jī)械設(shè)備清洗干凈，避免殘存的水泥漿液還附著在機(jī)具設(shè)備上。一般情況下對(duì)漿液進(jìn)行清洗時(shí)，把旋噴機(jī)中的漿液換成水，然后進(jìn)行噴射，從而使注漿管和泥漿泵以及軟管里面的漿液完全清洗干凈。

三、旋噴樁在鐵路橋梁軟土地基加固中的使用要點(diǎn)

使用旋噴樁進(jìn)行鐵路橋梁軟土地基加固時(shí)，對(duì)旋噴樁的使用要滿(mǎn)足以下幾點(diǎn)：（1）對(duì)旋噴樁的長(zhǎng)度和直徑以及噴射注漿的一系列操作必須要按照之前的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行作業(yè);（2）對(duì)管路系統(tǒng)和高壓設(shè)備進(jìn)行檢查是噴射注漿的前提;（3）設(shè)備的排量和壓力務(wù)必要滿(mǎn)足前期的設(shè)計(jì)要求，高壓泵在使用時(shí)要對(duì)安全閥進(jìn)行檢測(cè)，以此來(lái)保證高壓泵的安全運(yùn)行;（4）對(duì)閥門(mén)和活塞缸等相關(guān)零件進(jìn)行仔細(xì)檢查，及時(shí)更換磨損比較大的零件，對(duì)活塞進(jìn)行檢查時(shí)，要保證其每分鐘的往復(fù)次數(shù)符合相關(guān)要求，避免系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)出現(xiàn)打滑情況;（5）對(duì)高壓管路要進(jìn)行詳細(xì)的檢查，減少堵塞和泄露的情況出現(xiàn)，確保噴嘴內(nèi)和注漿管沒(méi)有任何的雜物，還有注漿管接口的密封圈必須確保是完好的，對(duì)過(guò)度磨損的噴嘴也要及時(shí)進(jìn)行更換。

結(jié)束語(yǔ)