聂耀俊

1 工程概况

神朔铁路西起陕西省神木县大柳塔镇,北与包神铁路相连,南与神延铁路相连,东至山西省朔州市,与北同蒲线接轨,在神池南与朔黄线相连,正线全长265.6 km。神朔铁路为国家Ⅰ级电气化重载铁路,是我国继大秦铁路之后的第二条西煤东运大通道,主要承担神府、东胜煤田的煤炭外运任务。神朔铁路从1996年7月1日开通,已经安全运营多年。随着神朔铁路运量的逐年增加,沿线设施均有各类不同程度病害出现,路基边坡有多处损毁,对行车安全构成了一定威胁。为保证神朔铁路万吨重载列车的安全开行,决定对全线路基进行加固整治整修。本文就神朔铁路K158+118～K151+464段路堤路肩加固设计及施工做简要介绍。

2 路肩加固设计

2.1 加固加宽原则

随着神朔线万吨列车的开行,为了确保行车及人身安全,对全线路基路肩进行了加固加宽整治,基本要求是：1)路肩加宽至1.5 m,全部采用C30混凝土硬化。2)全线在路肩两侧安设防护网封闭。3)轨道高度执行现行的国家Ⅰ线重载线路标准,以既有轨面高程为基准计算路肩高程。基本原则是争取做到一次性根治,不留后患,确保行车及人身安全。土挤密桩。成孔时,桩孔部位的土被侧向挤出,从而使桩间土得到挤密;另一方面,桩体材料石灰和土之间产生一系列物理和化学反应,凝结成一定强度的桩体。适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基,可处理地基的深度为5 m～15m。当以消除地基土的湿陷性为主要目的时,宜选用土挤密桩法。当以提高地基土的承载力或增强其水稳性为主要目的时,宜选用灰土挤密桩法。当地基土的含水量大于24%、饱和度大于65%时,不宜选用灰土挤密桩法或土挤密桩法。

高压喷射注浆法是指用高压水泥浆通过钻杆由水平方向的喷嘴喷出,形成喷射流,以此切割土体并与土拌和形成水泥土加固体的地基处理方法。适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑可塑黏性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基,可用于既有建筑和新建建筑地基加固,深基坑、地铁等工程的土层加固或防水[1]。

根据本工程的地质特点和施工环境特点,结合上述工法的适用范围,确定采用高压喷射注浆法作为本工程的主要加固措施。

2.3 设计方案

2.2 方案比选

为选择合理经济的加固方案,对水泥粉煤灰碎石桩法、水泥土搅拌法、灰土挤密桩法和土挤密桩法、高压喷射注浆法进行方案比选。

CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和形成的高粘结强度桩,和桩间土、褥垫层一起组成复合地基,适用于处理黏性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。

水泥土搅拌法分为深层搅拌法(湿法)和粉体喷搅法(干法)。其是通过特制的深层搅拌机械,在地基中就地将土体和固化剂强制拌和,使土体硬结成具有整体性、水稳性和足够强度的地基土。水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、有机质土、粉土、饱和黄土、素填土、塑性指数大于 25的黏性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。当地基土的天然含水量小于3%(黄土含水量小于25%)、大于70%或地下水的pH＜4时不宜采用此法。水泥土搅拌法用于处理泥炭土、黏土,灰土挤密桩法和土挤密桩法是用沉管、冲击或爆炸等方法在地基中挤土,形成直径为28 cm～60 cm桩孔,然后向孔内夯填素土或灰土(所谓灰土,是将不同比例的生石灰和土掺和而形成),形成土挤密桩或灰

旋喷桩直径为60 cm,靠路堤路肩边布置,共1排,桩中心间距1.2 m。接触网杆处旋喷桩加密布置,桩间距为0.6 m,即桩与桩间不留空隙,每处接触网杆增加2根旋喷桩。

旋喷桩每延米水泥用量不得小于220 kg,水泥浆液的水灰比为1∶1,水泥采用强度等级为32.5的普通硅酸盐水泥,外加剂采用NNO(亚甲基二萘磺酸钠)0.5%以及711型速凝剂0.3%。

3 施工工艺及质量控制

3.1 施工工艺及质量控制要点

旋喷桩正式施工前必须试桩,试桩数量不少于2根,以查明旋喷桩固结体的强度和直径,验证设计可靠性和安全度,确定各项施工参数。

旋喷桩设计施工参数：喷射压力13 MPa～20 MPa,喷嘴孔径2.5 mm,喷嘴流量 80 L/min～90 L/min,提升速度 16 cm/min～20 cm/min,旋转速度20 r/min～22 r/min。

旋喷桩施工必须保证上排旋喷桩中心与线路中心距离为4.5 m,因个别接触网杆与线路中心距离大于4.5 m时,可视情况局部调整旋喷桩与线路之间的距离,但路肩挡墙外边必须保持圆顺。

按设计要求定孔位→导孔钻机就位→旋喷机下放二重管→喷射成桩→回灌。施工质量控制要点主要如下：

1)钻机就位准确,桩中心垂直度不大于1%,桩心偏移小于50 mm。钻机施工挖平台土时必须做好路肩防护,钻机不得侵陷,并保证钻机平稳。2)导孔时,根据地层情况及时调整循环护壁泥浆液的浓度,保证成孔质量。若确实成不了孔,可以先从地面预注浆稳定地层,后导孔。3)施工中严格控制旋喷参数,如钻杆提升速度、水泥浆浓度、高压泥浆泵压力、气压和气量、浆液流量,保证喷射桩体的强度和均匀性。4)返浆正常与否对桩体质量影响很大。若返浆量不正常,要分析原因,采取复喷或调整旋喷参数;若漏浆严重,必须停止旋喷,用水泥浆或水泥和水玻璃双液浆灌入以稳定该处地层,确保加固质量。5)旋喷桩施工完成时在桩头插入钢筋进行加强。钢筋采用直径22 mm螺纹钢,沿桩周长均匀布置,间距20 cm,钢筋保护层不小于 4 cm,钢筋插入深度3.0 m。6)旋喷结束后1 d内,由于浆体凝固桩顶出现下沉,应用浆液进行回灌,保证桩体标高。7)旋喷桩破桩头后,上排旋喷桩破桩头钢筋与片石混凝土挡墙砌为一体。

3.2 质量检查

施工前必须通过现场旋喷试验,了解设计采用的旋喷参数和浆液配方是否合适,固结体质量是否能达到设计要求。

施工过程中,可以定性地通过观测旋喷返浆情况,判断桩体连续性和均匀性。通过返浆体的强度可以推测桩体的强度,根据室内实验和工程资料,同龄期的旋喷桩体强度与返浆体强度相似。施工中取3组7 d龄期的返浆体试块,检测其平均单轴抗压强度。

施工后,待浆液凝固具有一定强度后,可通过开挖精确检验固结体垂直度、桩径大小和固结形状。

3.3 混凝土路肩墙

在桩基检查合格后,清底、立模,浇筑100 cm高、150 cm宽的C30混凝土路肩墙。路肩墙顶面设4%向外的排水坡。路肩墙外侧安装防护网。

4 结语

随着神朔铁路万吨列车的开行,铁路沿线的列车运行及人身安全就越来越重要,为了确保沿线工作人员及行车的安全,采用旋喷桩加固加宽路肩并安放防护网是可行的。其工艺简洁、实用,效果良好,具有推广使用之价值。

[1]JGJ 79-2002,建筑地基处理技术规范[S].

[2]彭 斌.高速公路加宽工程路堤结合部及地基处理探讨[J].山西建筑,2008,34(14)：310-311.