既有铁路路基边坡斜打旋喷桩施工工法.doc

既有铁路路基边坡斜打旋喷桩施工工法中铁十二局七公司朔黄铁路整治工程项目部一、前言近年来因铁路的提速和运量的增大我国部分既有铁路技术要求已经不能满足发展的需要，造成常见的铁路路基沉降及由此引发的一系列路基病害，不仅增加了铁路养护部门的工作量，而且严重影响铁路运输效率和运营安全，整治沉降既有铁路路基也就成为今后发展的必然需求。为了合理有效的解决既有铁路路基沉降，我们进行了大量的研究和试验，总结出既有铁路路基边坡斜打旋喷桩施工工艺，在试验段施工实践中取得良好效果，通过进一步完善，形成本工法。二、工法特点1、施工工艺简单，易于推广。2、施工期间不影响线路运营。3、施工效果好。三、适用范围路基斜打旋喷桩适用于既有铁路路基填料为砂类土、粘性土和黄土的沉降路段（一般沉降量大于50cm-80cm）。四、工艺原理通过旋喷钻机在路基两侧以一定的倾斜角度高压注入水泥净浆将既有土体进行切割、置换和挤密，待成桩后桩体对路基起到支撑作用，并且在注入水泥浆的过程中，路基内部土体裂缝和孔隙被高压水泥浆填充，从而大大提高了地基承载力，减小荷载作用下发生的均匀和不均匀沉降，达到加固目的。五、施工工艺（一）施工工艺流程图（图1）（二）施工准备1、施工前整平场地，在边坡上挖排浆沟（0.2m*0.2m）以减小返浆对边坡的污染，于坡脚挖排浆沟和排浆池，合理布置机械设备，安装并调试。2、绘制桩位布置图，注明桩位编号；向相关技术人员进行技术交底。用细钢钎在桩位上做好标记3、请电务工队协助探明现场有无电缆、光缆以及走向，挖出电缆槽，采用U型钢槽对电缆、光缆等进行包裹防护。制浆一级过滤二级过滤高压泵对浆液加压高压浆液送往喷嘴桩位放样钻机就位坡面试喷钻孔接长钻杆钻孔结束旋喷旋喷结束冲洗钻机钻机移至新桩位作业图1 工艺流程图（三）测量放样按照施工图纸设计要求和现场实际情况进行测量放样。测量放样后立即于路基两侧分层搭设脚手架，脚手架层高根据桩排距和边坡坡率而定，脚手架上搭木板做为施工平台。1、操作要点一般路基两侧自路肩以下1.0m（给旋喷时上传压力预留放散空间，以防止发生顶轨现象），沿边坡方向及线路方向打设高压旋喷桩，桩沿边坡方向每隔2.0m沿线路方向每隔3.0m设置（经我项目部试验确定，桥台后和涵身后桩与桥台、涵身保持1.8m安全距离）。施工时自上而下进行施工。旋喷桩桩径0.5m，每延米水泥用量一般不小于210Kg,与水平线15角向下。为加强基床范围强度，于第一排桩增加倾角为5旋喷桩，桩间距3.0m，与15角桩交错布置。上下两排及路基两侧旋喷桩必须交错设置，以形成网格状水泥土体，桩与另侧相对的旋喷桩交于路堤中心。旋喷桩施工应从桥台背向路基方向自上而下进行，同排旋喷桩应隔桩施工。布置参数详见旋喷桩横断面布置图、旋喷桩平面布置图和旋喷桩纵向布置图。（四）钻机就位、调正角度并固定用吊车往平台上或往下吊设备时如离供电线路小于2m时必须与供电工队配合施工。钻机安放在设计的桩位上，施工时钻杆的允许偏斜不得大于1.5度（即26/1000）。钻孔位置与设计位置的偏差不得大于100mm。钻机或旋喷机就位时机座要平稳，立轴或转盘与孔位对正，倾角与设计误差不得大于1%。(五)坡面试喷进行0.5Mp低压射水试验，如发现管路不畅通立即进行检修直到管路畅通方可进入下道工序。（六）下钻至设计深度带水下钻，下钻压力提高至5Mp。第一根钻杆钻入后停止射水，接长钻杆继续下钻，循环钻进至设计深度。下钻时注意电缆位置。（七）配浆，提钻喷浆，膨胀观测1、按设计的配合比配制浆液，搅拌时间不少于5分钟，再经0.8mm的筛网过滤两次。在旋喷桩加固路基的过程中为防止浆液凝结时间过长，浆液中的水浸入路基造成路基软化，导致路基下沉，一般在浆液配置过程中需加减水剂和速凝剂（速凝剂和减水剂的用量要经过试验确定，一般控制浆液凝结时间在20-30分钟）。2、提钻时主要施工参数：喷射压力1320MPa（根据我项目部施工经验为防止压力过大对线路产生的影响第一排桩采用压力一般为15MPa；第二排17 MPa；第三排及以下20 MPa）；喷嘴孔径2.5mm；喷浆流量8090L/min；提升速度1620cm/min；旋转速度2022r/min。待第一根钻杆提出坡面时，停止压浆，快速卸下钻杆后恢复供浆下钻30cm继续提钻，循环作业。喷射作业喷管由上而下隔桩进行喷射作业。作业时必须时刻注意检查浆液配合比、外加剂量、初凝时间、注浆流量、压力、旋转和提升速度等参数是否满足设计要求，并做好记录。在提钻过程中出现机械故障时维修时间小于1小时时衔接50cm继续施工；大于1小时，立刻提出钻杆清除管内余浆，故障排除后重新下钻。3、冒浆的处理。在旋喷处理中，往往有一部分浆液沿着注浆管壁冒出地面。通过对冒浆的观察，可以及时了解土层状况冒浆量小于注浆量的20%为正常。超过20%或完全不冒浆时，应查明原因并采取相应的措施。若是地层中有较大空隙引起的不冒浆，可以在空隙地段增加注浆量，填充空隙后再继续正常旋喷施工。4、本工程为既有线施工，为防止成桩时的膨胀对线路和既有构筑物的破坏，采用水准仪进行观测轨道竖直方向位移，卷尺观测涵台线路方向位移，并与开工前原始数据进行对比，特别是在线路方向第一排和边坡方向靠近桥台（涵身）第一排桩施工时，检查桥台（涵身）构筑物以及轨道、边坡是否出现位移或变形；提钻时注意观察对面边坡及路基上面是否有浆冒出，如出现较大位移时立即停止作业，待问题解决后方可继续施工。（八）冲洗机具喷射施工完毕后，应把注浆管等机具冲洗干净，管内、机内不得残存水泥浆。把浆液换成水，在地面上喷射，以便把高压注浆泵、输浆管和钻杆的浆液全部排除。（九）移机移动机具。将钻机等机具设备移到新桩位上。六、劳动力组织（表1）表1 劳动力组织（按一台设备、一个班组计算）序号人员人数分工1技术员2掌握技术标准，负责施工指导，监督施工质量2专职安全员2负责施工现场施工安全防护3测量员2测量放样，既有线路沉降观测4试验员1现场试验5架子工4搭设及拆除施工平台6高压泵操作工2操作高压注浆泵7钻机操作工4操作钻机8其他4机械维护、拌浆、废浆清理等七、主要机具设备（表2）表2 主要机具设备序号设备名称型号规格单位数量1液压钻机XP-30台12高压注浆泵XPB-90台13吊车10t台14发电机GF200台15灰浆搅拌机1000L台2八、质量控制施工质量严格按照现行有关规范、规定和铁路路基工程施工质量验收规范执行，特别要注意：1、水泥及外加剂进场时，派专人检查其产品质量证明文件，现场试验人员进行抽样试验。2、旋喷桩的布置形式和布置数量应符合设计要求。3、桩长应符合设计要求。4、钻机就位后应保证平稳，钻杆角度和设计要求偏差不得大于1%。5、桩体直径不小于设计值，桩体间距偏差不得大于100mm。6、水泥浆液严格按照设计配合比制作。7、施工时，现场技术员进行旁站记录，严格按照各项设计施工参数控制。8、喷浆时，应尽量保证连续施工。喷注中若遇到故障等特殊情况时，喷管须下降20cm才能开始继续喷注，以保证旋喷加固体的竖向连续性因故障中断时应复喷，间隔时间超过2个小时后应重喷。9、当遇到地层中有较大孔隙而无冒浆时，采取措施(如提高旋喷速度、加大压力或者采用复喷技术)，直到出现冒浆后方可继续施工。10、施工结束28天后抽取总桩数1%（且每工点不应少于3根）的桩钻芯取样，进行无侧限抗压强度试验。检验点应布置在下列部位：有代表性的桩位；施工中出现异常情况的部位；地基情况复杂，可能对高压喷射注浆质量产生影响的部位。九、安全措施1、所有施工作业人员进场后立即组织安全教育和培训并考核，考核合格后持证上岗。2、施工前，详细查清线路两侧地下管线情况，对位于边坡上的地下管线进行防护；施工时，工点两端800m设施工作业标，并在路肩处挂好安全防护绳等，严禁作业人员上道。3、为防止成桩时的膨胀对线路和既有构筑物的破坏，采用水准仪对轨道线路方向高度变化情况进行监测，采用道尺对轨道的水平位移进行监测，采用卷尺对涵台线路方向位移进行监测。监测时，严禁钢尺等导电体搭接轨道。4、每台用电设备有各自专用的开关箱，开关箱中必须装设漏电保护器，实行“一机一闸一保护”制，严禁用同一个开关电器直接控制两台及两台以上的用电设备（含插座）。5、脚手架在使用前应进行认真检查验收，严禁出现探头板。大风大雨后，应对脚手架进行严格检查，是否有倾斜、下沉、崩扣、松扣等现象。脚手架应自上而下逐步拆除，严禁推到或拉到。拆下的脚手架材料严禁随意抛掷，拆除脚手架时，严禁非工作人员进入作业区。6、吊装作业时，必须由已取得操作资格证的人员操作，全过程必须有专人指挥。7、在施工过程，对机具的运转情况、输浆管连接情况定期检查维修，防止设备构件脱落伤人。严禁在机械运转过程中检修、保养。8、进场后立即对高压泵的各项仪表进行标定，以保证各项数据的准确性。施工作业过程中，设专人监控各项仪表，若仪表读数超出设计范围立即停止作业，查明原因后方可继续施工。9、定期对输浆管进行检查，严禁使用破皮、老化的输浆管，以防止注浆时爆管。十、环保措施在边坡坡脚处挖40cm40cm的排浆沟，视排浆量和场地大小开挖排浆池。施工时安排专人排浆，防止水泥浆污染。施工完后清除排浆沟和排浆池中的废浆，再回填，防止污染。十一、经济效益分析1、工期短。施工工艺简单，施工效率高，所需工期较其他方法短。2、造价低。施工机具轻便，适合施工条件困难、场地有限的地区施工。克服了大型机械设备施工对施工条件的高要求问题，大大降低了施工成本。3、效果好。旋喷桩成桩后桩体对路基起到支撑作用，改变了既有路基的结构，与浆砌片石骨架护坡、挤密桩等工艺相比，从根本上解决了既有路基和桥涵过渡段的沉降问题。十二、工程应用1、2007年6月2007年9月，朔黄铁路169#、170#桥台过渡段因路基工后沉降严重，对桥台30m范围内路基采用旋喷桩加固处理。2、2008年6月2009年6月，朔黄铁路K70K250段内路堤填高6.015.0m，路基填料为粉土，部分填土松软，长时间经雨水冲蚀将细颗粒从路基冲出，引起路基工后沉降，对沉降严重的路堤地段进行旋喷桩加固处