高压旋喷桩在铁路工程软基处理中的应用

高压旋喷桩在铁路工程软基处理中的应用摘要：铁路软基处理问题一直是人们关注的课题本文针对黄土地区铁路的特点和建设的要求，提出了采用高压旋喷注浆法加固黄土地区铁路软基，并在得到了实际应用，取得了较理想的效果.关键词：高压旋喷、软基、应用研究中图分类号： tu471.8 文献标识码：a 文章编号：abstract: the railway soft foundation treatment problem is all the people to pay attention to the issue in this paper the characteristics of loess area of the construction of the railway and requirements, puts forward the high pressure jet grouting method to reinforce railway loess area of soft foundation, and has been applied and obtained a ideal effect.keywords: high-pressure rotary spray, soft foundation, applied research引言高压旋喷注浆法可以提高软土地基的承载力，减少路堤施工后的沉降变形，增强软基路堤的强度和稳定性，同时可加快施工进度，缩短工期。一、软基处理研究的现状分析工程实践证明，软土地基是影响高速铁路施工质量和使用品质的关键因素之一。目前软基设计采用多种勘探，测试手段，不仅用单一的钻探方法而且更广泛采用静力触探、十字板剪、旁压等原位测试仪具以及多种土工仪器进行原状土和扰动土的物理、力学、水理试验项目，为设计提供了可靠的地质资料和各种必需的土工试验数据，大大提高设计成果的可靠度。过去对软土的沉降、稳定计算，多用手算，现在采用计算辅助设计，不仅加快了设计进度，而且便于优化设计，且能迅速提供设计成果。施工部门由于目前软土部门趋向专业化，它们拥有专门的施工机械，可使用多种材料进行软基处理施工，并能埋置检测观察仪具体进行监测，从而也保证了施工质量和施工安全。由于以上所采用的方法，有的对软土厚度要求特殊，有的需要占用的耕地多，施工工期长，处治完后期沉降大，这些都给公路施工和公终通车后的正常使用带来了很大问题。高压旋喷注浆复合地基作为软土地基处治的方法之一，因可最大限度地减少路基沉降、提高路基承载力、缩短固结时间和加快施工进度等方面具有很好的治理效果，特别对于减少地基不均匀沉降、防止路堤失稳等方面有着其自身的优点。二、高压旋喷注浆法及其特点1、高压旋喷注浆法的适用条件高压旋喷注浆法适用于地下补强、地下开挖中防止流砂管涌及坑底隆起、建筑物防护结构，如连墙、挡土结构等，防渗、防液化和建筑物的加固处治等方面。对于砂类土、粘性土、黄上和淤泥等都能进行喷射加固，效果较好。解决了小颗粒土不易注浆加固的难题。但对于砾石直径过大、砾石含量过多及有大量纤维质的腐植土，旋喷质量稍差，有时甚至还不如静压注浆的效果。对于贯入击数n=0-30的砂土、粉土、粘性土、黄土和淤泥等都能进行喷射加固，但对砾石直径过大、砾石含量过多和有大量纤维质的腐植土，喷射质量较差，有时甚至不如静压注浆的效果.特别适宜在施工场地狭窄，净空低，上部土质坚硬下部软弱，施工时不能停止生产运营，不能中断行车，不能对周围环境产生公害和不能影响邻近建筑物时采用高压旋喷注浆法。2、选用高压旋喷注桨法的优、缺点能有效地减少地基的总沉降量，这对控制路堤的工后沉降具有明显的效果，具体表现在地基加固深度内沉降量的大幅度减少。加固后路基在填筑过程中侧向位移可减少。侧向位移的减少，不仅能增加路基的稳定，而且也减少地基的沉降.高压旋喷注浆复合地基能提高地基土的承载力，适应快速填筑施工，与排水固结法相比，可以允许有较高的填土速率.该法加固水泥土与周围土体形成复合地基，不需预压即可获得较高的复合地基承载力及复合变形模量。本法可以根据不同土质条件及设计要求。分别选择加固料种类及合理配比.三、高压旋喷注浆法处治方案设计1、软土地基处理方案设计要求软土地基的设计方案，应结合当地工程地质条件、材料供应、投资环境、工期要求和环境保护等因素，按照因地制宜,就地取材、分期修建,综合处治的原则进行充分论证，使得设计成果和施工方案达到技术上先进、经济上合理。2高压旋喷注浆设计内容在高压旋喷注浆方法设计中，需要考虑以下几点:在加固软上中夹有硬层的地基时，有可能的前提下，首先使桩长达到相对硬层，然后再选择合理的置换率。一般情况下，当有相对硬层存在，则桩长达到硬层时复合地基的承载力最大，变形最小，短于或长于此桩长，加固效果均不佳.对于深厚软土的地从处理，合理选择桩身强度至关重要。因为在置换率相同时，桩身强度越大，则桩土应力比也越大，复合地基越接近于桩基础，应力扩散布明显，桩端产生高应力区，下卧层受到较大的附加应力，使下卧层沉降有增大的可能。另外在深厚软土中一般采用“短而密”的布桩方式比“长而稀”的加固效果好，沉降小。目前对于深层搅拌桩刺入式破坏的变形研究不多，也没有相应较好的沉降计算方法，而且在这种情况下一般沉降较大，加固的效果不明显，因此在设计过程中应严格控制桩体刚度，避免桩体刚度过大，引起刺入式破坏。在饱和粘性土中，单管法施工其喷射桩桩径为0.6- 1.2m左右。由于土层沿垂向上的变化，对于硬土层、砂砾层，可考虑到复喷问题，以保证成桩的完整性并达到桩径的设计值。高等级公路下伏软土地基的高压喷射注浆一般采用水泥浆液，水灰比1:1左右。3、高压旋喷注浆方案设计高压喷射注浆法的种类按喷射介质及其管路多少可分为单管法、二管法、三管法。单管喷射法是通过单根管路，利用高压浆液(20-30 m pa),喷射冲切破坏土体，成桩直径为40-50cm.其加固质量好，施工速度快和成本低，但固结体直径较小。二管喷射法是在单管法的基础上又加以压缩空气，并使用双通道的二重灌浆管。三管喷射法使用分别输送水、气、浆三种介质的三重灌浆管。单管法施工时，是以水泥浆高速喷射冲击破坏土体，其排出的废液以水泥浆为主:二重管法、三重管法和多重管施工时。是以水泥浆、水或空气等二种或三种介质高速喷射冲击破坏土体，其排出的废液以水、水泥浆为主.根据工程项目要求，在提高软土地荃承载能力的前提下，采用单管法就可满足工程要求，最后确定用单管法施工。(1)布孔形式及孔距喷射桩的平面布置需根据加固的目的给予具体考虑，作为地基加固的布孔形式有三角形式和矩形布置两种形式.对于孔距的选择，需要根据相关公式进行详细计算，由于篇辐有限，在此不再赘述.(2)喷射浆液材料喷射注浆是靠高压液流的冲击力破坏土层并与土体混合构成新的固结体，而静压注浆主要靠液流的渗透、压密和劈裂填充土体的空隙，因此，喷射注浆对浆液的要求与静压注浆有所不同，对材料种类、粘度与颗粒大小要求不再象静压注浆那样严格。浆液材料中水泥是喷射注浆的基本材料，水泥类浆液可分为:普通型浆液，适应于无特殊要求的工程;速凝一早强型，适用于地下水位较高或要求早期承担荷载的工程;高强型，可以选择高标号的水泥。根据喷射工艺要求，浆液应具备以下特性:浆液具有良好的可喷性;有足够的稳定性;浆液中气体应少;能调整浆液的胶凝时间;有良好的力学性能，无毒、无臭;结石率高。目前，我国基本上采用以水泥浆为主剂，掺入少量外加剂的喷射方（3)注浆边界范围确定喷射范围应在现场通过试验确定。高喷固结体的范围大小与土的种类和其密实程度有较密切关系，不同的喷射种类和喷射方式所形成的固结体大小也不相同。确定注浆范围包括平面上确定处治的长度(沿公路纵向)和宽度(公路横向)，在垂直方向上确定喷射桩的深度。结论对于黄土地区一般路段，地基土不是软硬夹层，而是由厚度较大的软土及其接近软土性质的土层组成，则采用旋喷注浆法时应综合研究确定。高压旋喷注浆法治理本项目黄土软基，并采用单管法施工，可达到减少路基沉降、提高路基承载力、缩短固结时间和加快施工进度的目的。参考文献【1】刘玉卓等公路工程软基处理.北京人民交通出版社2002【2】中铁西北科学研究院尹中高速公路软弱地荃治理工程试验检测报告2002年12注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。