高压旋喷桩技术在铁路施工中的应用分析

摘要：铁路施工需要多种技术参与，从路基填筑到最后建成均需要多种施工技术投入才能最终完成且保证质量。高压旋喷桩技术由于其具有的占地面积小以及声响小等优点受到铁路施工的青睐。铁路建设对国民经济建设有非常重要的现实意义，因此，从长远来看，对高压旋喷桩技术成本高但巩固质量好的问题，果断抛开成本问题坚持质量稳固才是首要考虑问题。本文分析了通过铁路地基处理中高压旋喷桩的施工，介绍高压旋喷桩施工的工艺、流程、注意事项，及质量控制要点。

关键词：高压旋喷桩；铁路施工；技术；注意事项；质量控制

中图分类号：U227文献标识码：A文章编号：

1.高压旋喷注浆法及其特点

1.1高压旋喷桩简述

高压旋喷桩是利用高压喷射注浆法对地基进行处理的方法之一，使用钻孔设备，将注浆管侧面底部安装的特殊喷嘴，放入预定涂层深度之后，利用高压泥浆泵等设备，按照20Mpa的压力将已经配置好的水玻璃等一系列材料作为浆液从自喷嘴中喷射出去之后对破坏土体形成一个冲击。

1.2施工原理

高压旋喷法为一种可对土体形态进行改造的方法。其操作方式为：首先将注浆管钻入土层，而后利用喷嘴将25兆帕斯卡以上的高压喷射流喷出，造成地基土体毁坏，并形成预定空间，然后浆液会把从土体上被冲下的土进行置换或是混合凝结成固结体。

2.高压旋喷桩技术的施工工艺

2.1钻机定位。严格按照设计放样定孔位，桩位中心打入小木桩，并撒白灰标记。移动旋喷桩机到指定桩位，将钻头对准孔位中心，同时整平钻机，放置平稳、水平，钻杆的垂直度偏差不大于1.5%。就位后，首先进行低压（0.5MPa）射水试验，用以检查喷嘴是否畅通，压力是否正常。

2.2制浆。桩机移位时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆。采用32.3普通硅酸盐水泥拌制，水灰比1：1。通过筛网过滤后流入浆液桶中，待压浆时备用。

2.3钻孔。启动钻机，同时开启高压泥浆泵低压输送清水，使钻杆沿导向架振动、射流成孔下沉；直到桩底设计标高。

2.4提升喷浆管、搅拌。喷浆管下沉到达设计深度后，停止钻进，旋转不停，高压泥浆泵压力增到施工设计值（20～30MPa），在桩底喷浆30s后，开始自下而上旋喷作业，边喷浆，边旋转，严格控制旋转和提升速度。拆卸旋喷管时动作要快，并保持不小于0.12m的搭接长度。直至达到预期的加固高度后停止。

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1.0m开始，慢速提升旋喷，旋喷数秒，再向上慢速提升0.5m，直至桩顶停浆面。

2.6若遇砾石地层，为保证桩径，可重复喷浆、搅拌，直至喷浆管提升至停浆面，关闭高压泥浆泵，停止水泥浆的输送，将旋喷浆管旋转提升出地面，关闭钻机。

2.7清洗。用清水清洗旋喷管及机具，机内管内不得残存水泥浆。

2.8移位。移动桩机进行下一根桩的施工。

3.高压旋喷桩技术在铁路施工中的流程

3.1施工之前的准备工作

钻机进行施工之前要对其进行必要的布置，将施工现场的杂物进行清除，对于施工场地路段要进行密实和平整，做好排水处理工作，保证在较为干净的施工环境中进行工作。

3.2试桩、确定参数

在每一个施工的地点要打下超过3个试验工艺桩，对设备性能以及施工过程中的各项技术参数进行检验，其中也包含了灰浆的粘度、钻进与提升的速度等，还应当按照被加固土具备的特点以及单桩所承载的要求，决定掺入的水泥量。

3.3放样测量与放置钻机

测量工作人员按照施工图纸提供的坐标和布置的平面图，在施工段落实施布桩，标注桩位选择红色小木桩头，桩间产生的误差不能超过50毫米，自检布桩合格之后通知工程监理师进行验收，合格之后实施工程下一步。搅拌设备运送至现场之后实施安装调试，直到计量设备、压力和转速一切正常之后可以就位。安置好钻机之后将钻头与标志桩位中心对准，之后对钻杆实施双向的调平，之后，进行再次对中调整，最后进行精准后调平。

3.4钻机使用

每台钻机在开始之前，技术人员都要尺量钻杆的总体长度，按照桩长、桩顶设计的标高以及原地面的标高对下钻节数进行计算，同时在钻杆的最后一节上标出结束下钻的位置。设置钻孔的目标就是在预定深入设置注浆管，钻孔方法使用的是旋转单管法钻机。

3.5复搅与旋喷

把注浆管放入至规定的深度之后，适度调整回流的阀门，造成旋喷罐中的压强能够符合预定值，水泥浆达到喷嘴之后，对喷射的具体方向进行检验，摆动角度，确定合格之后，对工作台和阀门油泵实施调节，控制好旋转的速度，在规定的范围内进行旋喷和提杆，从下至上进行成桩，在1米以下范围内的桩头实行提钻复喷时要使用1档最慢的速度进行提升，井复喷一次，加强桩体具备的密实程度，因为1米以下的范围之内将会承受较大荷载，对此处桩体质量加强对于桩体发挥承载力发挥了关键作用。当结束喷浆时，要二次回灌注浆孔，避免旋喷桩体因为固结的水泥浆而产生顶部凹面出现的桩顶标高不符合要求现象。在施工过程中，旋转时的速度、旋喷的压力、使用水泥的参数对桩的均匀程度与桩径都会造成影响，水灰比发生的变化将会影响桩身的强度，因此需要对一一系列参数进行检查是否达到了设计标准，并且做好记录，遭遇故障应计量的排除。

3.6冲洗提管和设备移动

完成喷射作业之后，应将吸浆管移送至水箱中，在地面上进行喷射，以便能够全部排除泥浆泵和注浆管中的浆液，避免水泥残存物堵塞管路。将钻机移动至下一孔位，为保证桩与桩之间能够较好的咬合，可以使用打一跳一的方法，并且需要保证间隔36小时。

4.施工方式与注意事项

4.1应用二重管法施工，应注意将二重管法的提升速度限制在20cm/min，旋喷速度则应限制在15r/min。注浆管在分段提升的搭接长度上不可短于10厘米。施工时，首先送高压水，约半分钟后再送水泥浆，对桩底部以边旋转边喷射的方式进行工作，待1分钟后，再以旋转、提升、喷射的方式继续进行工作。

4.2在进行喷射时，若达到喷浆量与喷射压力的预定标准后，应将渐渐将注浆管提升，若途中出现故障问题，应立即停止旋喷与提升并对故障进行排除。在旋喷过程中，应限制冒浆量在10%至20%范围内。

4.3当喷至软土层顶之后，应马上降低注浆压力，将其限制为3兆帕斯卡左右并引孔内灌泥浆至地表。施工结束后应马上将注浆管拔出，并利用清水对管路进行清洗，避免因凝固而造成管路堵塞问题。

4.4水泥浆配方必须根据室内试验所得结果进行配制，保证水灰比为1比1，不可任意更改，同时应用三层滤网进行严格的过滤工作，避免管路堵塞；水泥浆可随搅随用，注意在使用时，为防止浆液沉积，应对其进行持续性的轻微搅拌，每罐搅拌时间不可低于3分钟。按照搅拌机容量确定水泥浆搅拌量，进行施工时，每次搅拌需用速凝剂8千克、水泥400千克。在高压喷射中，会产生出一些废浆，处理废浆的方式是将其抽至储浆池内，而后通过泥浆车将其送到特定地点。

5.质量控制要点

5.1正式开工前应认真作好试桩工作，确定合理的施工技术参数和浆液配比。水泥采用32.5普通硅酸盐水泥，用水要干净无污染，使用前取水样化验合格后才能使用。

5.2旋喷过程中，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。

5.3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10～20cm的搭接长度，避免出现断桩。

5.4在旋喷过程中，如因机械出现故障应停止提升和旋喷，以防止断桩。恢复喷射时，要多下0.5m，以保证桩体的连续性。若遇特殊情况停机时间超过12小时，应采取补桩或其他补强措施。

5.5制作浆液时，水灰比要按设计严格控制，不得随意改变。在制浆过程中要随时测量浆液比重。在旋喷过程中，浆液要不停搅拌，防止水泥浆沉淀，浓度降低。不得使用受潮或过期的水泥。浆液搅拌完毕后送至吸浆桶时，应有筛网进行过滤，过滤筛孔要小于喷嘴直径1/2为宜。

5.6旋喷桩施工过程中，应按要求作好施工记录。

6.旋喷桩施工中的检验

6.1检查单根桩长度，可通过测量钻杆长度刻线或钻芯来进行确定，保证桩长达到标准要求；

6.2利用尺量与放样等方式对桩位的布置进行检查，确保其符合设计标准；

6.3保证施喷桩机的配备达到计量要求的计量装置，且在检定有效期内；

6.4利用计数法对桩的布置数量是否达到标准进行检查及确定。

7.总结

综合上述，高压喷射注浆法利用高压喷射流冲击土体，造成土体毁坏，并使浆液与剥落土凝结成固结体的施工方式、应用范围、加固质量等都与其它注浆法不尽相同，显示相较于其它地基处理手段所存在的与众不同之处。

参考文献：

[1]孙勇.关于岩溶地区隧道溶洞处理的探讨[J].黑龙江科技信息，2010.

[2]刘新宇.浅谈高压旋喷桩进行软基处理的施工控制[J].科技传播，2010.