高压旋喷桩在临既有铁路基坑支护中的应用

高压旋喷桩在临既有铁路基坑支护中的应用

摘要：通过对京九铁路电气化改造工程临既有铁路软基路堤基坑开挖支护技术的研究，提出了采用相互咬合布置的高压旋喷桩进行基坑支护的技术措施，总结了相应的施工方法。

关键词：软基路堤基坑支护高压旋喷桩

Abstract: Based on the research of supporting technology of excavating the embankment and foundation pit built on existion railway soft subgrade of electrification reconstruction in Beijing-Kowloon railway, this paper puts forward the technical measures when conducting foundation pit supporting by high pressure jet grouting pile of mutual occlus-arrangement, summarizes the corresponding construction methods.

Keywords: embankment on soft subgrade; foundation pit supporting; high pressure jet grouting pile

1工程概况

京九铁路电气化改造工程新张湾中桥为2-10m框架桥，位于武穴至蔡山区间，因曲线小半径改造而新建，与既有铁路桥最小间距3.41m。既有框架结构为2-10m框架，设耳墙式桥台，台后填砂，浆砌片石锥体护坡，框架桥北京侧半幅为交通，九江侧半幅为排洪。新建桥梁基坑开挖时需要挖除既有桥台锥体，同时影响既有桥台后路堤土体稳定，桥位布置如图-01所示。

图-01新建框架桥平面布置示意图 单位cm

根据现场调查情况及前期在该地段路基软基处理施工情况，地表1.0m左右为粉砂土，硬塑，其下15m左右为粉质黏土，软塑，σ0=50Kpa，地下水丰富，埋深在地面以下1～1.5m。

2 基坑支护方案确定

2.1 桥梁基坑开挖存在的难题

（1）紧邻既有铁路为繁忙干线，需确保绝对安全，安全压力极大；

（2）新建框架桥与既有铁路桥最小间距3.41m，对既有桥台锥体的开挖量大，且台后锥体填料为中粗砂，稳定性差。基坑开挖面与既有路堤顶面高差达

9m，无法放坡开挖。

（3）既有路堤以及新建桥位处地质条件为粉质黏土，地下水丰富且埋深很浅，扰动即为流砂；

（4）框架桥主体工期需要约30日历天，基坑壁暴露时间较长，且正值雨季施工。

2.2方案比选

目前常用的临既有铁路基坑开挖支护措施有人工挖孔桩、钢板桩、高压旋喷桩等。

（1）人工挖孔桩：我们首先考虑采用人工挖孔桩防护，但在开挖到富水的粉质黏土层后，土层被扰动成流塑状态，上涌、缩颈很快，无法继续成孔；

（2）钢板桩方案：由于基底为地下水丰富的粉质黏土，若采用钢板桩，需要设置对撑结构确保钢板桩稳定性，而基坑作业面相对狭小不便于设置对撑结构，同时在既有铁路路堤上打、拔钢板桩都将严重影响行车安全，该方案不可取；

（3）高压旋喷桩方案：采取该方案，通过高压旋喷射水泥浆液，冲击破坏土体，使土和浆液混合固结，形成支护结构，兼具止水功能。且高压旋喷桩施工机械较小，相对适合于在既有铁路路堤上施工，可确保既有铁路行车安全。

所以最终选用高压旋喷桩对既有路堤进行支护。

2.3 支护方案设计

通过现场详细调查，确定按图-02方式布置高压旋喷桩，桩径60cm，垂直铁路方向间距40cm，平行铁路方向间距45cm，桩间咬合20cm，桩长依据路堤边坡递减，保证上端与路堤边坡面齐平，下端在桥梁基坑底面以下5.0m。

图-02 高压旋喷桩布置示意图

3高压旋喷桩施工方法

3.1 高压旋喷桩施工工序

高压喷射注浆的施工工序为原地面处理→测量放样→钻机就位→钻进至设计深度→高压喷射注浆→喷射结束→拔管→钻机移位。

结合现场条件，高压旋喷桩的施工顺序为：从坡脚往坡顶依次施工，按

照跳孔施工的原则确定成桩顺序，垂直铁路方向施工顺序如图-03所示。

图-03 高压旋喷桩施工顺序示意图 单位：cm

3.2 施工参数的确定

高压旋喷桩浆液采用P.O42.5水泥，水灰比1.0。单重管喷射压力20Mpa，提升速度20cm/min，喷嘴旋转速度20rpm。

3.3 施工方法

（1）原地面处理

将既有路堤坡面植被进行清理，对浆砌片石护坡骨架进行拆除，严格控制清理范围，尽量避免对既有路堤边坡的扰动，对进场道路进行修整。

对施工范围内既有铁路预埋管线进行探测，提前配合设备单位进行防护或迁改。

（2）测量放样

施工前必须根据新建桥梁基坑边线、既有桥台锥体护坡情况，定出高压旋喷桩设置范围边线，再根据方案设计的桩位布置图，定测出桩位。

（3）钻机就位

因作业面位于路堤边坡上，采用25吨汽车吊将钻机吊放置设计桩位处，再人工进行调整，使钻杆对准孔位中心，对钻机垂直度进行校正，垂直度控制在1.5%以内，桩间距偏差控制在50mm以内。

（4）钻进至设计深度

将带喷浆嘴的钻杆钻进至设计深度，插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，采取边射承边插管的方法。射水压力控制在0.5～1.0MPa。钻机过程需认真做好钻孔记录。

（5）高压喷射注浆

喷射注浆前对设备进行认真检查，确保喷浆设备性能良好。当喷射注浆管插入设计深度后，由下而上进行喷射注浆。浆液必须搅拌均匀。

（6）钻机移位

喷浆完毕，将注浆管全部拔出至地面，将桩机移至下一桩位，重复上述施工过程。

4施工安全注意事项

（1）对既有铁路进行限速，按照铁路部门营业线安全施工相关要求加强防护，禁止施工设备侵入铁路行车限界；

（2）在既有铁路路堤路肩、高压旋喷桩顶设置高程及水平位移观测桩，对观测桩变形情况进行认真记录，发现问题及时停止施工并采取抢险加固措施；

（3）因施工期间正值雨季，施工前需认真做好施工范围内及附近的临时排水设施，防止雨水及地下水影响既有铁路路基稳定；

（4）新建框架桥施工期间科学组织，增加投入，尽量缩短施工工期，从而缩短既有路堤及既有桥台锥坡开挖暴露时间，确保安全。

6结论

京九铁路电气化改造工程中，在流砂地质条件下临既有路堤开挖基坑施工，通过采用互相咬合布置的高压旋喷桩作为边坡支护结构，确保了既有路堤的稳定，保证了施工安全和铁路行车安全。在我国铁路提速改造工程和单线铁路增建二线工程中，在软基地质条件下临既有路堤进行基坑开挖是很常见的，高压旋喷桩作为边坡支护结构具有广泛的应用前景。

参考文献

[1]TZ202-2008客货共线铁路路基工程施工技术指南[S].

[2]JGJ 79-2002，建筑地基处理技术规范[S].