铁路顶进框构桥两侧路基旋喷桩加固防护
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摘要：本文通过沈阜开发大道穿越西部工业走廊铁路公铁立交桥工程框构桥施工，采用旋喷桩施工方案作为框构桥顶进施工时线路两侧土质不良路基固化处理和防护的主要方式加固施工，确保顶进施工中，顶进前、侧天窗悬空跨度在安全范围以内，确保施工过程中铁路行车安全。
关键词：框构桥 顶进 旋喷桩 加固 防护
1 工程概况
旋喷桩加固示意图
沈阜开发大道穿越西部工业走廊铁路公铁立交桥工程，在西部工业走廊铁路K10+715.64处新建12.5m+
12.5m框构桥一座，桥全宽27.4m，轴长为24.05m全高9.49m，机动车道双向6车道，桥下净高5.0m，采用工字钢横抬梁法加固线路。此工程基底以上有软塑粉质粘土层，地下水位较高，顶进开挖施工时路基极易坍方，为顶进时为防止框构桥两侧路基侧天窗过大，采用常规控制单次开挖长度方案施工势必施工进度慢，列车慢行时间长，铁路行车安全无法得到有效保证，实际施工中采用对框构桥顶进两侧铁路路基进行高压旋喷桩固化加固处理方案施工，旋喷桩桩长9m，直径0.6m，框架两侧相邻四排桩间距和排距为0.6m，以外部分桩间距1.5m，排间距2.0m。
2 旋喷桩作业的施工准备
2.1 材料准备。①水泥和水是高压喷射注浆法主要使用的灌浆材料，如有需要时也可加入少量外加剂。②应根据环境和工程需要确定所采用的水泥品种和标号，通常情况下，宜采用强度等级不低于32.5的普通硅酸盐水泥，并应符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB 175-1999中的规定，若想使用其他水泥注浆，必须得到设计的许可。③所用水泥应严格防潮和缩短存放时间，必须符合质量标准，不得使用受潮结块和过期的水泥，在施工过程中应进行抽样检查。④细砂、早强剂、速凝剂、粉煤灰、水玻璃等外加剂在施工中可根据需要在水泥浆液中适当加入。⑤水泥浆搅拌时所用的水，应符合《混凝土拌合用水标准》JGJ 63-89的规定。⑥一般使用纯水泥浆液做为高压喷射的注浆。根据工程需要，在有特殊要求或特殊地质条件下，可使用不同类型浆液，但需要通过现场注浆试验，比如，也可用水泥砂浆等。
2.2 旋喷桩施工时所用的机具、设备准备。施工机具设备有国产的，也有进口的。地质成孔设备、供气、供水、供浆设备，喷射注浆设备，搅拌制浆设备，控制测量、检测设备是施工中所需的主要设备机具。
2.3 施工现场准备。①清除地面和地下可移动障碍，平整场地，并应有防止施工机械失稳的措施。②风、水、电应设置专用管路和线路，施工平台应做到平整坚实，满足施工要求。③施工用的临时设施应齐备，如：道路、供水、供电、临时房屋、材料库等。④施工单位在施工现场应设置废水、废浆处理和回收系统，应布置开挖冒浆排放沟和集浆坑，应制定出相应的环境保护措施。⑤施工场地范围内地上和地下的管线及构筑物的位置在施工前应准确测量出。⑥应对基线、水准基点，轴线桩位和设计孔位等位置进行复核测量并做相应的保护。⑦施工前在施工场地范围内应设置安全标志和安全保护措施。⑧旋喷桩所需的机械，在组装和试运转时要求符合安全操作规程规定。
2.4 技术准备。建设单位、设计单位、监理单位在施工前应向施工单位提供完善的文件、图纸和资料，并进行相应的技术交底。
3 旋喷桩施工工艺
3.1 先用全站仪确定第一根桩中心位置及旋喷桩的内外边线，此时的放样误差不应大于5cm，并按规定对桩位进行复核。
3.2 钻机进场后在桩位上进行安设，钻杆端对准桩位中心，垂直度符合要求。
3.3 钻机就位后开始钻孔，直至达到设计深度。并且，在钻孔过程中通过随时调整机架来保证桩倾斜角度要求。
3.4 钻孔完成后即可以插入喷射注浆管，水泥浆的配制与插管同时进行，水灰比控制在1:1，掺入水泥用量2%的早强剂来防止离析，按现场试喷后确定单桩水泥用量，使用时滤除水泥浆的硬块、砂石等。
3.5 旋喷桩施工中最关键的一个环节是喷射作业，当带有喷头装配的旋喷钻杆钻至预定深度后启动高压泵，当泵量泵压均正常，并且达到设计要求后自孔底自下而上进行喷射作业，边喷边提升钻杆，直至达到设计标高时为止。
3.6 当旋喷作业完成后即可拔出注浆管，在桩顶做好标记。
3.7 注浆施工完成后要对注浆泵、喷嘴、送浆泵、浆液搅拌机等设备进行清洗，以免残留的浆液凝固造成堵塞。
3.8 将旋喷机具设备移到下一个孔位后进行同样的循环操作。
3.8 每个旋喷桩在施工过程中能产生出占桩固结体体积20%的废液，将这些废液引导进入排浆沟并用10cm厚的粘土进行覆盖。
4 旋喷桩施工质量的控制
4.1 在进行旋喷桩施工前应检查压力表、流量表的灵敏度和精度以及高压喷射设备的性能。施工中应检查压力、水泥浆量、提升速度、旋转速度等施工参数及施工程序。待施工结束28d后，对桩体强度、承载力、桩体中心位置、平均直径、桩体均匀性等质量及承载力进行检验，以此来判断其是否达到规范的要求。
4.2 因为喷射浆液的离析在喷射完成后而产生不同程度的收缩，导致凹穴在固结体顶部出现，此时的补救措施是采用水灰比为0.5的水泥浆进行补灌。可以采用提高喷射压力、泵量或降低回转与提升速度、复喷工艺等措施来加大固结体尺寸。
4.3 喷射注浆成桩过程中，只有在停止提升和回转，同时停止注浆，停机后才能进行拆卸注浆管的作业，当拆卸完毕需要继续喷浆时，应重新启动高压泵，只有等到泵量泵压正常并达到设计要求后，才能开始继续注浆，并且要求与前段喷射注浆的孔段有长为10cm搭接，从而防止固结体脱节出现断桩的现象。
4.4 设计位置与钻孔的位置偏差应小于50mm，高压注浆泵与喷射孔的距离小于50m。应详细记录有关实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水及与岩土工程勘察报告不符等情况。
4.5 施工完毕后及时将泥浆运出或经现场短期堆放晾干后运出，并做好剩余泥浆处理工作。当喷射完毕后，应用清水喷射冲洗喷射管。
5 旋喷桩施工中常见问题的处理
5.1 施工中当注浆压力骤然上升时应停机检查，首先进行卸压工作，当喷嘴堵塞时，可将钻杆提升，用铜针进行疏通；如果是其他堵塞，就应及时松开接头进行疏通，待堵塞排除后方可继续进行旋喷作业。
5.2 当出现冒浆或冒浆量过大时，应及时查明具体原因，然后进行相应的处理，当冒浆量小于20%并且土层空隙较大时，向浆液中掺加适量的速凝剂以加速固结；如果冒浆量过大，可适当缩小喷嘴孔径，提高喷射压力，加快提升和旋转速度来调整注浆量的大小。
5.3 当固结体顶部出现下凹现象时，在旋喷桩完毕后将固结体顶部凿去部分，在凹穴部位直接在旋喷孔中再次注入浆液或用混凝土填补。
6 结语
由于框构桥的顶进施工涉及到既有线铁路行车，在两侧路基土质不良情况下顶进施工过程中如何保证正常行车及铁路运输尤为重要，通过采用对框构桥两侧路基进行固化加固处理，确保在框构桥顶进施工时两侧路基稳定，使行车安全得到了很大保障。
以上结合工程实例，对铁路既有线框构桥顶进施工过程中的旋喷桩加固地基及防护工作做了简单的叙述，以供各位同行在今后的工作中参考。
参考文献:
[1]《建筑地基处理技术规范》（JG79-2002）.
[2]《铁路桥涵施工规范》(TB10203-2002).