1 工程概述
通讓線K100+276.23新建1-7.0m頂進(jìn)框構(gòu)橋，橋址地質(zhì)：自上而下依次為素填土、粉質(zhì)粘土、粉土、細(xì)砂、粉砂，地基承載力[δ]=100-120kPa，設(shè)計(jì)為高壓旋噴樁進(jìn)行加固，加固體直徑為600mm,樁長(zhǎng)5m，孔位間距為1.2m，共計(jì)300根。既有線下路基設(shè)計(jì)為路基邊坡斜向鉆孔，與水平線交角10.8°-34.2°，樁長(zhǎng)為4.84-4.24m。樁體設(shè)計(jì)強(qiáng)度為2.5MPa，加固后復(fù)合地基試驗(yàn)承載力[δ]≥150kPa，樁體單樁豎向承載力特征值Ra=282KN。
2 旋噴樁加固機(jī)理
所謂高壓旋噴樁，就是利用鉆機(jī)把帶有特殊噴嘴的注漿管鉆至土層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使水泥漿液以高壓流從噴嘴中噴射出來(lái)，沖擊破壞土體，當(dāng)能量大、速度快和呈脈動(dòng)狀的噴射流的動(dòng)壓超過(guò)土體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，土粒從土體剝離下來(lái)，除部分土粒隨水泥漿冒出水面，其余土粒在噴射流的沖擊力、離心力和重力等作用下，與水泥漿攪拌混合并按一定的漿土比例和質(zhì)量大小有規(guī)律的重新排列。水泥漿凝固后在土中形成一個(gè)固結(jié)體，從而使地基得到加固。
旋噴時(shí)噴嘴以20MPa左右的壓力噴射，同時(shí)以一定速度（20-22r/min）旋轉(zhuǎn)和（15-30cm/min）徐徐提升，形成圓柱狀固結(jié)體提高地基的抗剪強(qiáng)度及改善土的變形性質(zhì)。使其在上部結(jié)構(gòu)荷載直接作用下，不會(huì)產(chǎn)生破壞或較大變形；并可形成封閉的帷幕。
3 施工方案選擇
3.1方案選擇
高壓旋噴樁注漿法分為單管法、二重管法、三重管法。從施工過(guò)程中來(lái)看，單管法施工時(shí)，是以水泥漿高速噴射沖擊破壞土體，從單管噴射高壓水泥漿為噴射流；二重管法、三重管法施工時(shí)，是以水泥漿、水或壓縮空氣等介質(zhì)高速噴射沖擊破壞土體，形成噴射流。本框構(gòu)地基為軟弱泥沙質(zhì)土層且含水量較大，如在施工過(guò)程中排水量較大時(shí)，對(duì)軟弱土層的物理力學(xué)性質(zhì)起到軟化和泥化的不良作用。本框構(gòu)橋采用單管法進(jìn)行地基加固處理。
3.2機(jī)具人員配置
機(jī)具：MJG-50型錨桿鉆機(jī)2臺(tái)，GPB-90型高壓注漿泵2臺(tái)，WJG-80型制漿機(jī)4臺(tái)，一千升漿桶1個(gè)。
人員：施工負(fù)責(zé)人1名、技術(shù)員1名、機(jī)長(zhǎng)2名、電工及灌漿工等技術(shù)工人8名。
3.3 施工參數(shù)確定
1、施工技術(shù)參數(shù)
|
鉆桿提升速度（cm/min）
|
15-30
|
水泥用量（kg/m）
|
≧210
|
|
鉆桿旋轉(zhuǎn)速度（r/min）
|
20-22
|
噴嘴孔徑（mm）
|
2.5
|
|
噴漿流量（L/min）
|
80-90
|
旋噴壓力（MPa）
|
20-30
|
2、漿液用量計(jì)算公式：Q=Hq（1+α）/V
式中Q為漿液用量（m
3），V為提升速度（m/min），H為旋噴樁長(zhǎng)度（m），q為單位時(shí)間壓漿量（m
3/min），α為損失系數(shù)，一般為0.1-0.2。
3、施工配合比：水、水泥、速凝劑、膨脹劑摻入比例為 1:1:0.1:0.01。
4 施工工藝
4.1施工準(zhǔn)備
在既有線路基邊坡測(cè)量放樣，釘木樁標(biāo)出每個(gè)旋噴樁的位置，在路堤坡腳外挖沉淀池和排污池。
4.2 鉆機(jī)就位
垂直旋噴樁施工：鉆機(jī)安放在設(shè)計(jì)的孔位上并保持垂直，施工時(shí)旋噴管傾斜小于1.5%。
斜向旋噴樁施工：在路基邊坡上用鋼腳手桿搭設(shè)層高2.0m的作業(yè)排架，排架間距為1.0m，在排架上滿布跳板作為施工平臺(tái)外側(cè)設(shè)防護(hù)欄桿。因鉆機(jī)斜向鉆進(jìn)產(chǎn)生的反作用力易造成平臺(tái)傾斜。在排架每個(gè)節(jié)點(diǎn)處，垂直既有線坡面打入鋼管樁，深2.0m,并用鎖扣鎖住，外側(cè)設(shè)置支撐柱對(duì)作業(yè)平臺(tái)進(jìn)行加固。
鉆機(jī)就位調(diào)整：將鉆機(jī)用汽車吊吊在作業(yè)平臺(tái)上，調(diào)整鉆桿和導(dǎo)向架達(dá)到設(shè)計(jì)角度，固定鉆機(jī)并鉆進(jìn)。
4.3 鉆機(jī)成孔
旋噴樁平面布孔形式為矩形，沿框構(gòu)橋向平行對(duì)稱布孔。采用間隔跳打方式進(jìn)行施工，提升速度20cm/min，轉(zhuǎn)速20r/min，鉆孔位置與設(shè)計(jì)位置允許偏差不得大于50mm。
4.4 插管噴射
鉆機(jī)對(duì)位后將噴管插入地層預(yù)定的深度，插管與鉆孔同時(shí)完成。插管過(guò)程中為防止泥沙堵塞噴嘴，采用邊射水、邊插管，水壓力不超過(guò)1MPa。壓力過(guò)大時(shí)發(fā)生過(guò)孔壁射塌現(xiàn)象。
噴管插入預(yù)定深度后，由下而上進(jìn)行噴射作業(yè)。實(shí)驗(yàn)員時(shí)刻注意檢查水泥漿初凝時(shí)間、注漿流量、壓力、旋轉(zhuǎn)提升隨度等參數(shù)，與設(shè)計(jì)要求進(jìn)行比照，隨時(shí)做好記錄，并繪制作業(yè)過(guò)程曲線。當(dāng)水泥漿初凝時(shí)間超過(guò)20小時(shí)后，及時(shí)停止使用該水泥漿液并查找原因，調(diào)整后方可繼續(xù)施工。
噴射施工完畢后，把注漿管等機(jī)具設(shè)備沖洗干凈，采用水泥漿換成水，在地面噴射，清除泥漿泵、注漿管內(nèi)、軟管內(nèi)殘存水泥漿。
5 施工措施
5.1 鉆機(jī)就位時(shí)機(jī)座平穩(wěn)，立軸或轉(zhuǎn)盤與孔位對(duì)正，傾角與設(shè)計(jì)誤差不大于0.5°。
5.2 噴射注漿前，先檢查高壓設(shè)備管路系統(tǒng)，設(shè)備的壓力和排量滿足設(shè)計(jì)要求，管路系統(tǒng)密封圈良好，各通道和噴嘴無(wú)雜物；噴射注漿時(shí)，注意開(kāi)動(dòng)注漿泵，待估算水泥漿的前鋒流出噴頭后，開(kāi)始提升注漿管，噴射注漿的孔段與前段搭接0.1m，防止固結(jié)體脫節(jié)；噴射注漿作業(yè)后，由于水泥漿析水會(huì)出現(xiàn)收縮固結(jié)體頂面出現(xiàn)凹穴，所以及時(shí)用水泥漿進(jìn)行補(bǔ)灌，防止鉆孔排出的泥漿雜物流入。
5.3 在相鄰兩個(gè)孔間開(kāi)挖排漿溝，形成樁與樁之間的系梁，以提高復(fù)核地基總體的承載力。
5.4冒漿處理：在旋噴處理中，有一定數(shù)量的土粒，隨著一部分水泥漿沿著注漿管管壁冒出地面。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)員觀察，及時(shí)了解土層狀況，噴射的大致效果和噴射參數(shù)的合理性等。冒漿量小于注漿量的20%者為正常現(xiàn)象，超過(guò)20%或完全補(bǔ)冒漿，技術(shù)查明原因，并采取如下措施：
1、若系地基中空隙過(guò)大引起不冒漿，采用在水泥漿中添加速凝劑，縮短固結(jié)時(shí)間，使水泥漿在一定土層范圍內(nèi)凝固另外在空隙地段增加注漿量，填充完空隙后在繼續(xù)正常施工。
2、冒漿量過(guò)大時(shí)，一般為有效噴射范圍與水泥漿不相適應(yīng)，注漿量超過(guò)旋噴固結(jié)所需的漿量造成的。減少的方法根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況采取提高噴射壓力、適當(dāng)縮小噴嘴直徑、控制固結(jié)體形狀
6 質(zhì)量檢驗(yàn)
6.1 檢查內(nèi)容
旋噴樁檢驗(yàn)分為施工前檢查和施工后的檢查，施工前先進(jìn)行旋噴試驗(yàn)固結(jié)體，主要通過(guò)檢查確定旋噴參數(shù)、水泥漿配件、外加劑材料，旋噴質(zhì)量等，施工后檢查為旋噴固結(jié)體在土層形成后進(jìn)行，檢驗(yàn)時(shí)間為噴射施工結(jié)束后4周進(jìn)行，檢查數(shù)量為旋噴固結(jié)體數(shù)量的2%～5%，每個(gè)加固工程至少2個(gè)，檢查對(duì)象為地質(zhì)條件復(fù)雜地區(qū)及旋噴時(shí)異常現(xiàn)象的固結(jié)體。
質(zhì)量檢查內(nèi)容：固結(jié)體的整體性和均勻性；有效直徑；垂直度、強(qiáng)度特征（包括樁的橫向壓力、水平推力、抗酸堿性、抗凍性、抗?jié)B性等）、溶蝕和耐久性能。
6.2 檢驗(yàn)方法
本工程旋噴樁施工完成后采用室內(nèi)試驗(yàn)及荷載試驗(yàn)兩種方法進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。
室內(nèi)試驗(yàn)：共制作3組標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，強(qiáng)度大于設(shè)計(jì)的2.5MPa為滿足要求。
荷載試驗(yàn)：有平板靜荷試驗(yàn)和載荷板試驗(yàn)兩種，本工程采用靜荷載試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果為單樁承載力300-320KN，大于設(shè)計(jì)值282KPa。樁間土的承載力為155～170KPa，大于設(shè)計(jì)值150MPa，滿足設(shè)計(jì)要求。
7 結(jié)束語(yǔ)
該框構(gòu)橋經(jīng)過(guò)地基旋噴樁加固后，預(yù)制框構(gòu)橋主體頂進(jìn)施工作業(yè)及養(yǎng)護(hù)維修線路期間，框構(gòu)橋施工影響區(qū)段的線路未發(fā)生明顯沉降，保證了鐵路營(yíng)業(yè)線安全，軟土地基加固取得較好的施工效果，為類同項(xiàng)目提供借鑒。
