鐵路工程施工中高壓旋噴樁技術(shù)應(yīng)用分析

張穎

（中鐵二十二局集團(tuán)第一工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

以贛龍鐵路工程為例，該工程屬于國家I級鐵路工程，工程預(yù)計通車后時速達(dá)到200km/h，為鐵路沿線構(gòu)建一條便捷的交通線路。鐵路工程項目全長249.419km，項目沿線多處丘陵地帶，因此建設(shè)規(guī)模有所提升。為了提高鐵路工程線路的穩(wěn)定性，必須做好基礎(chǔ)處理工作，地基處理施工采用高壓旋噴樁技術(shù)，并對具體施工內(nèi)容和該技術(shù)應(yīng)用展開分析。

1 高壓旋噴樁技術(shù)概述和施工方法

對于該鐵路工程項目的建設(shè)來說，高壓旋噴樁技術(shù)在多個環(huán)節(jié)都實現(xiàn)了廣泛應(yīng)用，地基作為鐵路工程施工基礎(chǔ)的重要環(huán)節(jié)，通過高壓旋噴樁技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效提高路基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，同時避免鐵路地基坍塌事故的發(fā)生，對鐵路工程的建設(shè)和投入運營都體現(xiàn)出重要的價值。

基于高壓旋噴樁技術(shù)本身來說，其應(yīng)用主要是通過設(shè)置高壓旋噴功能的噴嘴，并在高壓旋噴作用下，將實現(xiàn)配置好的水泥砂漿通過高壓噴射的方式均勻噴射到整個設(shè)置區(qū)域內(nèi)，在采用高壓旋噴樁技術(shù)時要確保噴漿過程的壓力不低于20MPa，由于高壓旋噴樁技術(shù)采用的壓力較高，所以水泥漿的噴射速度也比較快，能夠沖破地表層的束縛，與土層融為一體，從而形成一個整體結(jié)構(gòu)。在完成高壓旋噴后還要對結(jié)合部分進(jìn)行冷凝作業(yè)，提高結(jié)構(gòu)強度和抗?jié)B性能。通過高壓旋噴工具還可以實現(xiàn)全方位無死角灌漿噴射，實現(xiàn)整個作業(yè)區(qū)域的全面且均勻覆蓋，從而構(gòu)成一個穩(wěn)定的狀體結(jié)構(gòu)。當(dāng)前鐵路工程中應(yīng)用的高壓旋噴樁技術(shù)主要包括單管高壓旋噴樁技術(shù)、雙管高壓旋噴樁技術(shù)以及三管高壓旋噴樁技術(shù)等，每種方式都具有各自的特點，因此需要結(jié)合實際工程需求來進(jìn)行科學(xué)選擇。

另外，在鐵路工程中運用高壓旋噴樁技術(shù)開展施工時，由于鐵路施工環(huán)境較為復(fù)雜，在開展施工時每個路段都呈現(xiàn)出不同的特點，因此需要結(jié)合實際情況選擇各種高壓旋噴樁施工技術(shù)，針對本工程來說，由于鐵路工程的各個路段比較復(fù)雜，所以在整個工程中三種高壓旋噴樁技術(shù)都有所應(yīng)用，其中單管高壓旋噴樁技術(shù)是基于一種噴嘴工具完成的，雙管高壓旋噴樁技術(shù)是通過內(nèi)外同時噴射的方式作業(yè)，而三管高壓旋噴樁技術(shù)則融合了壓縮空氣噴射、高壓噴射以及水泥漿噴射集中方式，通過靈活運用實現(xiàn)良好的高壓旋噴樁效果。

圖1 雙管旋噴

圖2 三管旋噴

2 高壓旋噴樁技術(shù)在鐵路工程施工中的應(yīng)用

2.1 前期準(zhǔn)備工作

（1）材料準(zhǔn)備工作。對于鐵路工程中高壓旋噴樁技術(shù)的應(yīng)用來說，材料的選擇是一個重要的環(huán)節(jié)，對整個鐵路工程的施工質(zhì)量具有重要影響。因此，在材料選擇時必須嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇。對于該工程來說，水泥砂漿的原材料可以選擇P.042.5的硅酸鹽水泥，同時粉煤灰的摻入幅度應(yīng)保持在26%左右，為了進(jìn)一步提高基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還可以在材料中加入速凝劑，保障后續(xù)鐵路施工有序進(jìn)行，同時提高鐵路基礎(chǔ)工程的施工質(zhì)量。

（2）人員準(zhǔn)備工作。任何工程的實施都離不開人，所以人員準(zhǔn)備也是鐵路工程開展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在鐵路工程施工中運用高壓旋噴樁技術(shù)施工前，首先要全面提升技術(shù)人員的素質(zhì)水平，強化技術(shù)人員專業(yè)知識和實踐操作能力，避免在實際施工過程中由于個人操作事故而影響整個施工進(jìn)度，甚至造成施工質(zhì)量問題或者事故風(fēng)險。另外，在人員準(zhǔn)備階段也要做好人員任務(wù)的合理規(guī)劃，充分發(fā)揮人員利用效率，杜絕人員閑置，在該項目施工中以10人為1個標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)隊，其中配備1名操作人員和技術(shù)維修人員以及3名指揮人員，為了準(zhǔn)確地記錄鐵路高壓旋噴樁施工中的整個過程數(shù)據(jù)，還要分配1名工程記錄員和質(zhì)量檢測人員，剩余3人為工程提供后勤保障。

（3）設(shè)施與環(huán)境準(zhǔn)備工作。具備優(yōu)越的施工環(huán)境是鐵路工程施工良好的開端，因此，在工程準(zhǔn)備階段，也要做好施工現(xiàn)場環(huán)境的全面勘察，提高施工周邊道路的暢通性，為實際施工提供便利，保障施工設(shè)備能夠正常運行，同時也為施工材料運輸提供方便。另外，還要做好現(xiàn)場設(shè)施規(guī)劃，比如設(shè)置穩(wěn)定的供電系統(tǒng)，為鐵路工程作業(yè)提供穩(wěn)定的能源。

（4）機械設(shè)備準(zhǔn)備工作。對于該工程中開展高壓旋噴樁技術(shù)可以選用CYP-50型號的高壓旋噴機，并且匹配150型鉆機。

2.2 高壓旋噴樁施工

（1）施工準(zhǔn)備環(huán)節(jié)。在將要開展高壓旋噴樁施工前，首先對施工區(qū)域的土質(zhì)和水環(huán)境進(jìn)行取樣，檢測施工現(xiàn)場周圍的土質(zhì)情況和水質(zhì)環(huán)境，并結(jié)合檢測結(jié)果來設(shè)計水泥漿材料的水灰比，同時確定水泥材料的用量。針對鐵路工程的施工環(huán)境和工程建設(shè)的實際需求，開展噴樁施工測試，從而測算準(zhǔn)確的高壓旋噴樁作業(yè)相關(guān)參數(shù)。

（2）水泥漿拌制。當(dāng)完成各項參數(shù)的確定后，還要注重水泥砂漿的配比工作，由于水泥砂漿是鐵路工程建設(shè)的主要材料，因此，在實際應(yīng)用中必須確保水泥砂漿拌制符合實際質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。同時也要具備良好的攪拌均勻度，做好水泥砂漿中的空氣排出工作，提高水泥砂漿的可塑性能。探索在水泥砂漿的拌制過程中現(xiàn)場環(huán)境發(fā)生改變，那么必須結(jié)合實際情況來調(diào)整水泥的凝固實踐。

（3）鉆機設(shè)備準(zhǔn)備環(huán)節(jié)。在完成水泥砂漿的拌制工作后，也要做好鉆機設(shè)備的準(zhǔn)備工作，本工程選用漿液噴射機型號為CYP-50，鉆機型號為150型。通過機械設(shè)備將鉆機等相關(guān)設(shè)備運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，隨后對鉆機設(shè)備進(jìn)行安裝和調(diào)試，將準(zhǔn)備環(huán)節(jié)中測算好的參數(shù)設(shè)置到鉆機系統(tǒng)內(nèi)部，并對鉆機進(jìn)行運行調(diào)試，保障鉆機處于良好的運行狀態(tài)。隨后選擇噴射區(qū)域，根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)節(jié)鉆機的方向，保障鉆機的噴漿口對準(zhǔn)施工區(qū)域。確保每個鉆嘴都處于同一平面，并設(shè)置好鉆機與鉆點的位置，提高鉆孔作業(yè)的準(zhǔn)確度。

（4）試噴作業(yè)。在開展設(shè)備試噴階段時，首先將水和水泥按照1∶1比例混合，制成水泥漿，并進(jìn)行試噴作業(yè)，在進(jìn)行試噴時必須確保噴嘴對準(zhǔn)地面。并解決噴射過程中的阻礙，形成一個穩(wěn)定的試噴環(huán)境，保障噴嘴噴出的砂漿均勻通過，獲取精準(zhǔn)的試噴作業(yè)效果。

（5）高壓旋噴樁施工。當(dāng)試噴作業(yè)通過后，便可以開展正式高壓旋噴樁作業(yè)，將高壓旋噴機和噴嘴恢復(fù)原位，在施工條件允許的情況下，對準(zhǔn)孔口開展旋噴作業(yè)。在進(jìn)行旋噴作業(yè)時，必須確保噴嘴深入孔內(nèi)，同時加強噴嘴的穩(wěn)定性，隨后將預(yù)先配置好的水泥砂漿均勻地噴入鉆孔內(nèi)部。在進(jìn)行噴漿作業(yè)中，必須嚴(yán)格控制噴射壓力，確保高壓旋噴設(shè)備的壓力負(fù)荷符合實際作業(yè)需求，并且合理的調(diào)節(jié)下漿速度和下漿量。當(dāng)孔口出現(xiàn)泥漿外溢時，便可完成高壓旋噴作業(yè)，并對水泥砂漿進(jìn)行充分?jǐn)嚢韬挽o置冷卻，從而形成高性能樁體結(jié)構(gòu)。

在噴漿過程中要嚴(yán)格遵循一次噴漿原則，避免重復(fù)噴漿，所以，這也對技術(shù)人員提出了更好的要求，技術(shù)人員必須要全面掌握整個作業(yè)過程，如果期間出現(xiàn)停噴時，在修復(fù)后進(jìn)行二次噴漿時必須重新修正長度，對應(yīng)長度≥0.2m，避免影響施工質(zhì)量。當(dāng)完成噴漿后，要及時拔除噴嘴，同時減少噴嘴在外界環(huán)境下停留，避免水泥砂漿堵塞噴漿口。

2.3 高壓旋噴樁檢驗階段

在高壓旋噴樁施工中會受到施工環(huán)境、施工材料和設(shè)備的影響，所以在實際施工前，必須做好各個環(huán)節(jié)的檢查工作，確保高壓旋噴樁施工一氣呵成，避免影響整個工程質(zhì)量。

（1）設(shè)備檢驗。鐵路工程高壓旋噴樁施工中設(shè)備的應(yīng)用是整個工程的關(guān)鍵，因此，施工企業(yè)在進(jìn)行設(shè)備選購時，必須嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行購買高壓旋噴設(shè)備。在高壓旋噴設(shè)備的使用中也要嚴(yán)格檢查設(shè)備是否在壽命期限內(nèi)，保障高壓旋噴設(shè)備處于巔峰運行狀態(tài)，提高旋噴施工質(zhì)量。

（2）材料檢驗。在開展高壓旋噴樁施工時，也要嚴(yán)格把控水泥砂漿等原材料的質(zhì)量，采購水泥、粉煤灰、凝固劑等材料時，要確保質(zhì)量符合實際應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，同時使用期限也符合施工需求。在應(yīng)用前也要開展配合比適配試驗，確保水泥砂漿符合實際施工強度，保障鐵路工程施工質(zhì)量。

（3）地基穩(wěn)固性檢驗。在完成旋噴灌漿施工后，也要對整個地基進(jìn)行質(zhì)量檢查，重點檢測樁身完整性、均與性、無側(cè)限抗壓強度以及成樁后的復(fù)合地基承載力，避免受到外界因素導(dǎo)致地基失穩(wěn)現(xiàn)象的出現(xiàn)，提高地基地承載能力。

（4）施工質(zhì)量檢驗。在進(jìn)行高壓旋噴樁檢驗時應(yīng)該在成樁后28d開展單樁載荷檢驗或復(fù)合式地基承載力，抽檢率為2‰；如果開展上覆硬層高壓旋噴檢驗時，利用100型鉆機取芯抽檢率按照2‰不少于3根并驗證樁長。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著我國鐵路工程建設(shè)水平的不斷提升，促進(jìn)了我國交通事業(yè)的發(fā)展，給人們帶來了便利的出行條件，同時能夠促進(jìn)城市的發(fā)展。在我國鐵路工程建設(shè)中，由于建設(shè)環(huán)境惡劣，地基施工難度大，給整個工程的質(zhì)量帶來了巨大的考驗。為此，在開展鐵路工程地基施工中，可以結(jié)合實際情況合理地運用高壓旋噴樁技術(shù)，通過高壓旋噴施工能夠有效提高鐵路基礎(chǔ)工程的強度和穩(wěn)定性，保障鐵路工程安全，延長鐵路工程使用壽命。