高壓旋噴樁技術(shù)在鐵路施工中的應(yīng)用分析

1  工程概況

贛龍鐵路復(fù)線隸屬于國家I級(jí)鐵路工程，鐵路預(yù)計(jì)通車時(shí)速達(dá)到200km，跨越江西與福建兩省，是江西與福建西北部連接的重要方式，為贛州市與龍巖市打造了一條便捷化的交通路線，同時(shí)沿線還經(jīng)過贛縣、瑞金、長汀縣以及連城縣等多個(gè)縣市。全線總長為249.418km，由于沿線大多以丘陵地區(qū)為主，因此加大了橋隧建設(shè)規(guī)模，其比例高達(dá)77.83%。在傳統(tǒng)方式下，從龍巖至贛州所需的總時(shí)長為4h，但伴隨著該鐵路的建設(shè)，所需時(shí)間縮短了一半，方便了兩地人民的出行，同時(shí)沿線地區(qū)也將受益于此。

2  高壓旋噴樁技術(shù)概述

在贛龍鐵路復(fù)線建設(shè)過程中，大范圍使用了高壓旋噴樁技術(shù)，該技術(shù)可以顯著提升地基的穩(wěn)定性，從而避免地基坍塌等事故的發(fā)生，這對(duì)于鐵路工程的長久運(yùn)營具有深刻意義。

高壓旋噴樁技術(shù)的工作原理為：設(shè)備配備了具有高壓旋轉(zhuǎn)特性的噴嘴工具，在其作用下可以將拌制完成的水泥噴射至固定的區(qū)域內(nèi)，整個(gè)過程壓強(qiáng)始終保持在20MPa以上，由于噴射速度較快，因此可以有效地沖破土地表層，并與周圍土體相融合從而形成一個(gè)整體。而后進(jìn)行冷卻凝固處理，從而提升整體的硬度與抗?jié)B水平；并利用噴嘴進(jìn)行無死角的噴射處理，確保水泥漿能夠完整地覆蓋至固體的表面，最終形成穩(wěn)固的圓柱形樁體。事實(shí)上，高壓旋噴樁方式有3種，在施工時(shí)需要依據(jù)現(xiàn)場環(huán)境針對(duì)性地運(yùn)用合適的方法，具體包括單管法、雙管法以及三管法3種。 

3  施工方法 

贛龍鐵路復(fù)線沿線環(huán)境復(fù)雜，施工時(shí)應(yīng)根據(jù)各路段的具體情況選定對(duì)應(yīng)的方法。本工程3種施工方法均有所涉及，其中單管法僅依托于單種機(jī)具設(shè)備便可完成；雙管法依托的是內(nèi)外噴射壓力的方式；而三管法則包括了高壓噴射、壓縮空氣噴射以及水泥漿噴射這3種形式。這3種施工方法具有一定的相似性，無論何種方法，對(duì)應(yīng)的噴射管直徑都應(yīng)介于0.3~2.0m范圍內(nèi)。給出了3種方法各自對(duì)應(yīng)的示意圖,如圖1~3所示。

1.高壓泥漿泵2.漿桶 3.水箱 4.攪拌機(jī) 5.水泥倉 6.注漿管 7.噴頭 8.旋噴固結(jié)體 9.鉆機(jī)

圖1 單管旋噴法施工示意

圖2 雙管旋噴施工示意

圖3 三管旋噴施工示意

4  施工流程 

4.1  前期準(zhǔn)備 

1）材料準(zhǔn)備  選材是工程質(zhì)量的重要影響因素之一，必須要確保工程材料符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于贛龍鐵路復(fù)線工程而言，水泥材料以規(guī)格P.O42.5的硅酸鹽水泥為佳，粉煤灰的滲入幅度應(yīng)穩(wěn)定在26%，為了增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，需要選用優(yōu)良的速凝劑。如此一來，后續(xù)施工才能有序進(jìn)行，并確保工程質(zhì)量。

2）人員準(zhǔn)備  工程的開展離不開施工技術(shù)人員，一方面需要提升施工人員的綜合素質(zhì)，另一方面則需要做好施工人員的分配工作，從而提升人員的利用率，避免人員閑置現(xiàn)象，具體方式為：團(tuán)隊(duì)人數(shù)以10人為佳，最大需≤15人，其中指揮人員3名，并給設(shè)備配備一名操縱者以及維修人員；工程數(shù)據(jù)需要得到詳盡的記錄，因此需要一名記錄人員以及一名檢測人員，剩余人員則提供后勤服務(wù)。

3）環(huán)境設(shè)施準(zhǔn)備  良好的環(huán)境是工程得以開展的重要基礎(chǔ)，在正式施工前需要做好環(huán)境勘察工作，一方面需要確保周邊道路的通達(dá)性，以便施工設(shè)備與原材料的運(yùn)輸，且施工區(qū)域應(yīng)盡可能干凈平整；另一方面要確保施工地點(diǎn)的供電穩(wěn)定性，施工所需的水量也應(yīng)足夠充足。

4）機(jī)械設(shè)施準(zhǔn)備  在本工程中，漿液噴射機(jī)型號(hào)為CYP-50，鉆機(jī)則為150型號(hào)。

4.2  施工階段 

1）施工準(zhǔn)備  對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行取樣，分別圍繞水質(zhì)以及土質(zhì)兩方面展開檢測，根據(jù)所得的環(huán)境現(xiàn)狀為基準(zhǔn)，從而確定最合適的水灰比以及所需的水泥使用量。綜合考慮現(xiàn)場環(huán)境以及工程對(duì)應(yīng)要求，進(jìn)行成樁試驗(yàn)，并制定出最佳的高壓旋噴樁施工參數(shù)。

2）漿液準(zhǔn)備  水泥漿在本工程中應(yīng)用廣泛，應(yīng)確保水泥漿攪拌的均勻度，同時(shí)還應(yīng)做好泥漿內(nèi)部空氣的清排工作，以此增強(qiáng)漿液的塑形。若現(xiàn)場環(huán)境發(fā)生變化，可以適度調(diào)整凝固時(shí)間。

3）鉆機(jī)準(zhǔn)備  需要事先將設(shè)備運(yùn)送至施工地點(diǎn)，并做好安裝工作，而后將鉆機(jī)參數(shù)調(diào)整至工程所需狀態(tài)。選定好噴射區(qū)域，對(duì)鉆機(jī)的方向進(jìn)行調(diào)整，確保鉆嘴對(duì)準(zhǔn)該區(qū)域。左中右3個(gè)區(qū)塊都應(yīng)處于同一平面上，同時(shí)做好鉆機(jī)與鉆點(diǎn)之間的距離測量工作，以此確保鉆孔的精度。

4）高壓噴樁試噴  將水與石灰按照1：1的比例進(jìn)行充分的攪拌，從而制得水泥漿，而后方可展開試噴作業(yè)。該過程應(yīng)將噴射嘴對(duì)準(zhǔn)地面，若噴射過程中存在各類阻礙因素，應(yīng)在第一時(shí)間采取解決措施，營造出穩(wěn)定的施工環(huán)境。

5）噴射漿液施工  只有完成試噴作業(yè)后，方可展開后續(xù)的噴射漿液施工，此時(shí)噴射所需的鉆機(jī)以及高壓噴射機(jī)都應(yīng)及時(shí)就位，在現(xiàn)場環(huán)境允許的情況下，便可對(duì)孔口進(jìn)行噴射作業(yè)。在噴射過程中，高壓噴射機(jī)的機(jī)嘴應(yīng)深入至孔中，并確保機(jī)嘴處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，而后方可將高壓噴射機(jī)內(nèi)的水泥漿液持續(xù)噴入孔內(nèi)。由于設(shè)備對(duì)壓力的要求較高，因此應(yīng)確保施工設(shè)備處于穩(wěn)定的壓力范圍內(nèi)，并合理調(diào)控泥漿的流速與流量。當(dāng)孔口有泥漿溢出后，便需要采用高壓旋噴的方式進(jìn)行施工，設(shè)備應(yīng)由上至下進(jìn)行無死角旋噴，當(dāng)完成旋噴作業(yè)后，需要對(duì)泥漿進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，?jīng)冷卻后便可形成具有高強(qiáng)度、高穩(wěn)定性的固形體。

噴漿時(shí)需遵循高壓噴漿液一次過關(guān)的原則，因此工程人員需要嚴(yán)格把控整個(gè)過程，若出現(xiàn)暫停噴漿現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)在二次噴漿時(shí)做好長度的修正工作，對(duì)應(yīng)長度要≥0.2m，否則將會(huì)影響整體噴漿質(zhì)量。待噴漿作業(yè)結(jié)束后，需在第一時(shí)間將噴射管拔出，基于提升噴射管利用率的目的，應(yīng)盡量減少噴射管在空中的滯留時(shí)間，以免出現(xiàn)凝固劑附著現(xiàn)象。

4.3  檢驗(yàn)階段 

由于工程施工質(zhì)量受材料、設(shè)備以及現(xiàn)場環(huán)境的影響，因此需要在正式施工前做好各影響因素的檢驗(yàn)工作，具體可從如下4方面展開。

1）高壓噴樁設(shè)備檢驗(yàn)  高壓噴射樁設(shè)備是施工的關(guān)鍵器械之一，在選購時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵循國家的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備在使用中均會(huì)出現(xiàn)折舊現(xiàn)象，應(yīng)確保設(shè)備在規(guī)定的使用期限內(nèi)。設(shè)備只有具有良好的運(yùn)行狀態(tài)，才能提升旋噴作業(yè)的質(zhì)量，從而提升樁體的穩(wěn)固程度。

2）材料檢驗(yàn)  同機(jī)械設(shè)備類似，諸如水泥、凝固劑等原材料也應(yīng)滿足使用期限的要求。在正式投入使用前應(yīng)展開抽樣檢測工作，嚴(yán)格篩選出不合乎工程標(biāo)準(zhǔn)的材料，并徹底將其剔除，從源頭上提升工程的質(zhì)量。

3）地基穩(wěn)固性檢驗(yàn)  當(dāng)完成旋噴灌漿并經(jīng)過凝固后，需要對(duì)施工完成的地基進(jìn)行檢驗(yàn)，具體可圍繞硬度、強(qiáng)度以及穩(wěn)定性3個(gè)方面展開。應(yīng)充分確保地基的穩(wěn)固性，盡可能避免地基受到人為或自然因素的影響。全面的地基穩(wěn)固性檢驗(yàn)工作至關(guān)重要，其是確保地基不出現(xiàn)坍塌或變形的重要途徑，從而提升地基的承載能力。

4）檢驗(yàn)樁芯抗壓強(qiáng)度  不同的樁芯位置對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度要求也不盡相同，當(dāng)樁芯位于樁長的2/3處時(shí)，其對(duì)應(yīng)的抗壓強(qiáng)度應(yīng)＞1.4 MPa，樁頂部分的抗壓強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到1.6 MPa甚至更高。

5  高壓旋噴樁技術(shù)在鐵路施工中的應(yīng)用前景前瞻 

基于高壓環(huán)境，高壓旋噴樁技術(shù)可以確保泥漿準(zhǔn)確注入土質(zhì)中，最終形成具有高度穩(wěn)固性的樁體。該技術(shù)可以顯著提升鐵路結(jié)構(gòu)的抗振動(dòng)能力，工程中設(shè)備所占用的區(qū)域較小，在確保工程質(zhì)量的同時(shí)具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。目前，我國的鐵路網(wǎng)絡(luò)依然處于大范圍建設(shè)狀態(tài)，鐵路在滿足人們?nèi)粘３鲂行枨蟮耐瑫r(shí)還可以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而基于高壓旋噴樁技術(shù)，可以提升鐵路的質(zhì)量與建設(shè)步伐，因此高壓旋噴樁技術(shù)未來將會(huì)被廣泛運(yùn)用于鐵路施工領(lǐng)域。

6  結(jié)語

綜上所述，高壓旋噴樁技術(shù)對(duì)于鐵路建設(shè)工程而言意義重大，其在未來的前景十分廣闊。對(duì)此，有必要加強(qiáng)高壓旋噴樁技術(shù)的研究深度，提升該技術(shù)在鐵路施工中的應(yīng)用程度，通過科學(xué)的方式促進(jìn)我國鐵路事業(yè)的發(fā)展。

本文來源：《城市住宅》：http://m.xwlcp.cn/w/kj/12544.html