布袋注浆桩在邻近既有线软基处理中的应用研究

文章编号：１００９—４５３９（２０１７）０８—０１１１—０４　・线路／路基工程・　布袋注浆桩在邻近既有线软基处理　中的应用研究　李　佐　（中铁十二局集团有限公司　山西太原０３００２４）　摘要：在软土地基处理中，布袋注浆桩是一种简单有效的方法，它工艺简单，设备简单，只需钻机引孔，应用在邻　近既有线的软基处理中，可避免高压旋喷桩带来的线路下沉或上鼓等影响既有线的问题。针对新建连盐铁路邻近　既有线地基处理中布袋注浆桩的应用，本文阐明了布袋注浆桩的工艺原理，确定试验配合比、现场工艺性试验，并　经过现场施工实践，总结出了适用于东部沿海淤泥质土冲积平原地质的布袋注浆桩施工方法，可为类似工程提供　一定的借鉴。　关键词：布袋注浆桩中图分类号：Ｕ２１３．５　临近既有线软基处理　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９—４５３９．２０１７．０８．０２６　文献标识码：Ａ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｂａｇ—ｇｒｏｕｔｉｎｇ　Ｐｉｌｅ　ｉｎ　Ｓｏｆｔ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　Ａｄｊａｃｅｎｔ　ｔｏ　Ｅｘｉｓｔｉｎｇ　Ｌｉｎｅ　Ｌｉ　Ｚｕｏ　（Ｃｈｉｎａ　Ｒａｉｌｗａｙ　１２　Ｂｕｒｅａｕ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｔａｉｙｕａｎ　Ｓｈａｎｘｉ　０３００２４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｇ—ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｉｌｅ　ｉｓ　ａ　ｓｉｍｐｌｅ　ａｎｄ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｎ　ｓｏｆｔ　ｓｏｉｌ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｉｔ　ｉｓ　ｓｉｍｐｌｅ　ｉｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｅ—　ｑｕｉｐｍｅｎｔ，ａｎｄ　ｏｎｌｙ　ｎｅｅｄ　ｔｏ　ｄｒｉｌｌ　ｈｏｌｅ，ＳＯ　ｉｔ　ｉｓ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｏｆｔ￣ｕｎｄａｔｉｏｎ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ａｄｊａｃｅｎｔ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｌｉｎｅ，ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ａｖｏｉｄ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｌｉｎｅ　ｓｉｎｋｉｎｇ　ｏｒ　ｂｕｌｇｉｎｇ　ａｒｉｓｉｎｇ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｊｅｔ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｉｌｅ　ｔｈａｔ　ａｆｆｅｃｔ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｌｉｎｅ．　Ｉｎ　ｔｈｅ　ｌｉｇｈｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂａｇ・ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｉｌｅ　ｉｎ　ｓｏｔｆ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ａｄｊａｃｅｎｔ　ｔｏ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｌｉｎｅ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｂａｇ—ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｉｌｅ，ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　ｍｉｘｔｕｒｅ　ｒａｔｉｏ　ａｎｄ　ｆｉｅｌｄ　ｔｅｓｔ　ｉｎ　ｕｓａｂｉｌｉｔｙ，ａｎｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｃｏｎ—　ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒａｃｔｉｃｅ，ｉｔ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ　ａ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｂａｇ—ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｉｌｅ　ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｍｕｄｄｙ　ａｌｌｕｖｉａｌ　ｐｌａｉｎ　ｇｅｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅａｓｔ　ｃｏａｓｔａｌ　ａｒｅａ．Ｉｔ　ｃｏｕｌｄ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｐｒｏｊｅｃｔｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｂａｇ—ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｉｌｅ；ｎｅａｒ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｌｉｎｅ；ｓｏｆｔ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ；ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　１　引言　在邻近既有线的软土路基处理中，如何确保营　业线的安全运营，是进行软基处理施工的关键。传　中需专人监测线路，随时准备线路整备。布袋注浆　桩属于半置换原土桩，且设备简单，能够大大降低　邻近营业线施工安全风险，同时能够满足软土地区　地质状况复杂、地层变化频繁的地基处理要求，甚　至地层状况越复杂，软硬交替越频繁越有优越性。　统做法一般采取设备小巧、安全风险相对较低的高　压旋喷桩，但高压旋喷桩属于压力桩，在邻近营业　线地基处理时易造成线路的下沉和上鼓，施工过程　收稿日期：２０１７—０５—２６　２工程概况　新建连云港至盐城铁路线是国家沿海铁路的　基金项目：中铁十二局集团有限公司科技研究开发计划项目（公司　技［２０１５］ｌ９号－３６）　作者简介：李佐（１９７８一），女，高级工程师，主要从事土木工程施工技　术研究及科技研发管理。　部分，位于江苏省东部，连接连云港与盐城两个　沿海城市，属于苏北沿海地区首次重载铁路建设。　一铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹ　ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　２０１　７（ｏ８１　１１ｌ　・线路／路基工程・　工前，将根据设计要求进行现场工艺性试桩，确定　本项目承担的连盐铁路ＤＫ２２５＋３７４．９８～ＤＫ２３７＋　２１６．６３７（新长Ｋ２２０＋７００）～新长Ｋ２２４＋４００段共　有软基处理２６１．８７万延米，邻近既有线，线路稳定　施工地点桩体注浆压力、注浆量、注浆方式等工艺　性参数；验证布袋注浆桩的钻孑Ｌ钻头直径，浆液配　合比是否能满足施工要求　。　性差，极易变形。设计图纸中采取了设备小巧、安　全风险低的高压旋喷桩，无布袋注浆桩，但由于高　压旋喷桩工艺性试桩７—８　ｍ以下不成桩，不成桩位　置主要位于稍密粉土层中，通过对该段地层进行补　勘，判定该层粉土为液化层，经过与设计单位、建设　单位、监理单位共同研究，一致认为不成桩的主要　原因为高压旋喷桩施工中造成粉土液化，导致水泥　浆外流，不能适用于该地区的地质。针对这种情　况，经与设计单位一同研究分析，小范围（占地基处　理总数的７．４％）将高压旋喷桩变更为布袋注浆桩　施工，取得了很好的效果¨　。　注巢，　芯管　＼ｒ　蝴蠊　绑扎Ｊ　注浆后　铁丝一　硬化　一　层　硬夹层　软弱层　～４．　墨　图１　布袋注浆桩地基加固原理示意　３　布袋注浆桩加固原理布袋注浆桩是软土分层注浆技术和土工织物　１　浆液配合比选择　根据设计要求，每延米桩平均水泥射人量６０～　综合应用的技术。其他桩型所需设备较大，场地宽　阔，穿越硬层困难，加固深度不易达到。布袋注浆　桩需要的设备简单，占地小，只需钻机引孔，既适合　在既有线旁施工，不影响既有线运营，又适合在地　基土层变化频繁，软硬层相互交错的土层中使用。　布袋注浆桩注浆液体在压力的作用下注入土　７５　，要求每延米桩平均粉煤灰喷人量不小于５０一　６５　。选用三种配合比进行室内配合比试验并报总监　理工程师审批。三种配合比指标为：（ｉ）水：水泥：粉煤　灰＝１：０．８：０．６５，黏度３４　Ｓ，浆液比重１．６８　ｇ／ｃｍ　，析水　率０．８％；（２）水：水泥：粉煤灰＝１：０．７５：０．６５，黏度　３２　ｓ，浆液比重１．６０　ｃｍ３，析水率１．０％；（３）水：水泥：　工织物袋，使布袋膨胀，在不同硬度的地层中，布袋　膨胀程度随之不同，当土体中存在超孔隙水压力　时，注浆液中较稀的液体会沿着土体中形成的排水　通道流入土体，使桩周土体密实，并得到加固。同　粉煤灰＝１：０．７：０．６，黏度３１　Ｓ，浆液比重１．５７　ＣｌＩ１　，　析水率１．３％。三种配合比的浆液性能指标均能满　足设计要求，中心试验室将配合比报总监理工程师　审批后，用于指导现场施工。　时布袋内的浆液水灰比降低，使桩体浆液凝固加　速、密度强度提高，形成似圆柱状或葫芦状硬化体。　即使使用强度较低的浆液，由于布袋的抗拉强度较　高，也能使注浆布袋桩起到加固土体的作用。在邻　近营业线路基软基处理时，因其采用工程钻机引　孔，注浆机远程注浆，且注浆压力≤０．６　ＭＰａ，对营　业线线路运营安全基本无影响Ｌ４　Ｊ。其加固原理见　４．２钻机型号及钻头选择　核查地质资料，结合设计参数，采用ＳＺＪ—Ｂ型工　程钻机钻孔，采用灰浆液压泵注浆法施工。钻头直　径的选择与布袋注浆桩成桩后承载力有着直接的　影响。钻头选择过小，在注浆过程中不易将布袋完　全撑开，桩体直径达不到设计要求；钻头选择过大，　减少了注浆过程中对周围土体的挤密效果。在施　图１。　工前需采用不同直径的钻头进行试桩，通过注浆数　４施工参数确定及　眭试桩　按照路基工程施工质量验收标准的规定，原地　面处理前，应对地基的地质资料进行核查，并进行羞　４．３参数对比　翥　誊　差曩　的承载力等方面来选择合适的钻头直径。　工艺性试验分４组进行，以不同的施工参数进　行试桩，从而总结出最适合沿海冲积平原淤泥质土　成桩工艺性试验，验证布袋注浆桩是否适合沿海冲　积平原淤泥质土高水位下地质层的地基处理，在施　１１２　铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹ　ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　２０１　７　ｆ０８）　・线路／路基工程・　高水位下的地质层布袋注浆桩施工参数，具体工艺　性试验参数对比见表１。　表１　布袋注浆桩工艺性试验参数比对　组　钻头　水灰比　浆液　每米水　每米粉　没计每　喷浆速　喷浆　行。采用钢管立柱及竹排架在距营业线线路中心　不小于４　ｍ设置物理隔离防护排架。　施工场地平整　●　号　直径／　（水：水泥：　比重　泥用　煤灰用　米用浆　度／（Ｌ・　压力／　粉煤灰）　量／ｋｇ　量／ｋ只　量／Ｌ　Ｉ矗ｎ　）　ＭＰａ　１组　３７０　１：０．７：０．６　１．５７　６０　５１．４　ｌ２５．６　５５～６Ｏ　０．４５～０．５　钻机就位　ｌ　Ｉ　钻孔至设计标高　ｔ　钻孔设备转移　到另一２组　３７０　１：０．７５：０．６５　１．６０　６２．８　５４．４　１２５．６　６０～６５　０．５～０．５５　３组　３７０　ｌ：０．８：０．６５　１．６８　６８．９　５６　ｌ２５．６　６５～７０　Ｏ．５５～０．６　４组　３００　ｌ：０．７：０．６　１．５７　６０　５１．４　１２５．６　５０～５５　０．４５～０．５　●　待钻孔　ｆ下放套有布袋的注浆管Ｈ布袋注浆管制备　Ｉ　注浆　Ｉ　Ｉ　Ｈ　拌制浆液　４．４试桩　ｌ　补浆　布袋注浆桩试桩根数２０根，呈三角形布置，间　距１．４　ｒｎ。采用ＳＺＪ—Ｂ型工程钻机钻孔，灰浆液压　ｌ　清理注浆机具、　ｌ　设备移到新孔位　图２　布袋注浆桩施ＩＴ艺流程　泵注浆法施工。设计单桩承载力不小于１３８　ｋＮ。　布袋需选用卷筒型尼龙纤维袋，其各项技术指标应　符合设计要求，进场后应进行现场验收。　根据试桩结果，三种水泥浆液配合比均能满足　要求，结合经济及能耗分析，最终选取水泥浆液配　合比为水：水泥：粉煤灰＝１：０．７：０．６，每立方的用量　（ｋｇ）为水：水泥：粉煤灰＝６８３：４７８：４０９，黏度３１　Ｓ，　浆液比重１．５７　ｇ／ｃｍ　，析水率１．３％，２８　ｄ无侧限抗　压强度不小于４　ＭＰａ。　５．１．２原地面处理　对原地面进行清表，清除表面附着物，挖除植　物根系。如原地面与设计施工桩顶标高误差较大，　则挖去多余部分或回填至设计标高处，在场地平整　后先施工３０　ｃｍ改良土垫层用于封闭路基面，在改　良土上根据钻孔过程排浆数量纵横向设置排浆槽，　排浆槽与泥浆池连通，排浆槽深度不得超过改良土　垫层厚度，同时做好路基边排水沟。　５．１．３测量放样　根据布设的导线点和水准高程对布袋注浆桩　布袋注浆桩工艺性试验理论注浆压力为０．２～　０．６　ＭＰａ。通过现场实际操作及地质情况，施工注　浆压力控制在０．５—０．５５　ＭＰａ。经检测单位检验桩　身完整，符合设计要求。　利用直径３７　ｃｍ和３０　ｃｍ的钻头引孔后，浆液　作业段进行测量，定出边线并根据设计要求配合钢　尺丈量、竹签定位定出布袋注浆桩具体位置。　５．１．４泥浆池开挖及施工平台设置　灌筑使用量均超过设计值，在单桩载荷试验中，均　满足地基承载力要求。　布袋注浆桩施工前，在施工现场红线范围外开　挖泥浆池，泥浆池根据现场实际情况布置，需满足　２个条件：（１）远离营业线；（２）泥浆排、运通道方　便。泥浆池周边必须采用钢管防护。在施工现场　远离营业线的位置搭建浆液拌制、注浆施工平台，　５　施工工艺　布袋注浆桩施工工艺流程　，见图２。　５．１施工准备　５．１．１　既有线路基防护拆除与防护　施工平台中包含原材料计量装置、浆液搅拌机、储　料斗、注浆机等设备，并在平台附近搭建水泥罐及　粉煤灰罐。施工平台料罐距营业线坡脚的距离必　邻近营业线施工前应向铁路部门申请将原有　路基防护拆除，安装临时施工防护栅栏，保证既有　营业线不被任何人跨越或横穿搬运东西，并对施工　范围内的电线、电缆及管线等设备再次进行探测、　防护，探测及采取措施防护前必须和相关设备管理　须大于料罐的高度，若现场因双侧均邻近营业线而　缺少搭建工作平台场地时，可在远离待加固区域设　置施工平台。　５．２钻孔施工　（１）按照设计要求放样确定孔位，复核。需监　１１３　单位签订安全协议，探测及防护工作必须在设备管　理单位相关人员现场监控、指挥下按照有关规定进　钐｝道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹ　ＣＯＮＳＴＲＵＣ￣ＯＮ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　２０１７　ｌｏ８）　・线路／路基工程・　布袋选用与设计桩径相同直径的卷筒型尼龙纤维　长度　、００　２—２０ｏ７［ｓ］＿北京：中国铁道出版社，２００７：　一２０・　计桩长ｃ、　５－４　注浆　好的注浆管一同下放到孔底。　ｉ０．：　．，等　０、，ｃｍ—Ｓ．ｋ－　道牛筋或细铅丝，和套　［４］邢５９￣立Ｌ　ＪＪ清．．　墓　［５］韩芳．苎圭　２质软０１６土层（ＩＩ）　技术措施研　桩施工技　Ｊ］．水利技　　。。　　‘某监　，２　９　）　：７　．一　布袋注浆桩施工工艺及参数确定［Ｊ］．上海铁　的储料斗，保证一次连续注浆量…］。　［８］邹雪芹・珠海西部中心城区软基处理方案论证［Ｊ］・　般为？…　・力２　６　Ｐａ，根善工艺譬试验确定　浆曼　。至　，　流量控制在５０～７５　Ｌ／ｒａｉｎ，切忌过大。过程中随时　直接注浆到布袋充满。注浆时应严格将注浆　［１０］字　文，　林．布袋注浆桩在深厚层软土地基加固　中的应用［Ｊ］．岩土工程技术，票　０　岩　～　一～　工技术捌　施工技　一　２００７（５）：２４ｏ．