高速铁路软土路基施工处治技术

摘　要：结合某高速铁路软土路基施工处治的成功实践，详细阐述了该软土路基施工处治中岩溶注浆和CFG桩的施工方法，为高速铁路软土路基施工处治积累了新的技术资料。

关键词：高速铁路；软土；路基施工
1工程概况
　　某高速铁路软土路基段，共长2208.69m，地层岩性从上往下依次为人工填土；耕植土，湿，松散；淤泥，灰黑色，流塑，σ=60Kpa；粉质粘土，软塑，σ=120Kpa,土石；粉质粘土，硬塑，σ=150Kpa；粉细砂，松散，σ=100Kpa；中砂，松散，σ=120Kpa；粗砂，松散～中密，σ=200～250Kpa；弱风化灰岩，σ=800Kpa；局部灰岩岩溶较发育，溶蚀严重，局部岩溶发育，并有溶洞。软基处理主要采用岩溶注浆、CFG桩加固。
2 处治方法
　　先进行岩溶注浆的施工，后施工CFG桩与粉喷桩，布孔时注浆孔位与CFG桩及粉喷桩位相互交错布置。
　　（1）岩溶注浆。岩溶地基处理前，利用探灌结合，选取钻孔总数的10%～20%做为先导勘探孔，进一步探明岩溶发育情况，以确定合理的岩溶地基处理相关参数和施工工艺。注浆孔纵向间距5m，排距5m，梅花型布置。根据先导勘探孔揭示岩溶发育情况，土层帷幕厚3m，潜入基岩内6m，若施工过程中遇溶洞，应至溶洞底板下1.0m。注浆套管嵌入基岩0.5m，用水泥砂浆固结成一体。注浆孔施工从路基坡脚向线路中心的顺序进行，先两侧后中间，保证注浆质量。注浆孔位移动不超过0.5m。注浆水泥采用PO32.5普通硅酸盐水泥和43’Be水玻璃混合浆液，水泥浆液水灰比为1: 0.8～1:1，若遇到空的岩溶通道、较大溶洞和裂隙处，视具体情况灌入中粗砂或稀的水泥浆液对溶蚀腔体填充。注浆成孔采取全孔取芯的地质钻探方法。开孔孔径不小于110mm，终孔孔径不小于91mm。地表有覆土时，为防止孔口坍塌或缩孔，必要时下孔口管或采用跟管钻进。注浆时根据钻探记录和注浆试验结果选择适宜的浆液水灰比。注浆开始先进行自流注浆（注浆压力为零），直至浆液面到达孔口后进行有压注浆，注浆压力灰岩中为0.1～0.3MPa。加压由小到大，根据注入率变化，到达岩土界面附近逐步加大至0.3～0.5MPa。若需间歇反复注浆时，注浆压力适当降底。对注浆孔揭露较大的空溶洞，自流注浆2m后，孔底没有明显抬升；浆液漏失严重一次性连续注浆2m后，注浆速率不减或压力不升高；注浆压力突然降低（含突然为零）或速率突然升高；当流量较大时，液面可以上升至孔口，但停止注浆液面又迅速下降且下降速率较大，反复注浆几次浆面没有抬升等情况，进行间歇反复注浆。当注浆孔口压力维持在0.2MPa左右，吸浆量不大于设计要求或冒浆点已出注浆范围外3～5m以及单孔注浆量达到平均注浆量1.5～2.0倍，且进浆量明显减少时，注浆结束。为防止水泥浆产生离析或有较大下降，待浆面稳定且经反复补浆至孔口后再做止浆盘。
　　（2）CFG桩施工。CFG桩加固桩径0.4m，桩长4.3～14.8m桩间距1.2～1.3m，正三角布置，桩顶铺砂砾石垫层，厚0.5m，内铺一层110型经编双向土工格栅。CFG桩施工时从一边向另一边推进，采用隔桩跳打，邻桩施工间隔时间大于7天，以免窜孔或影响桩身强度增长。CFG桩应快速施工完，以防缩径、断桩。用收紧钢丝绳加压方式提高沉管效率时，防止发生翻架事故。CFG桩施工采用振动沉管成桩工艺。沉管CFG灌注桩施工主要分为三步：沉管、灌浆、拔管。①沉管。根据设计要求测放桩位，按桩位埋好相应规格的桩头，桩头采用钢筋混凝土预制，强度等级C30，龄期28天以上，直径比沉管大2cm，桩头中心与桩位中心重合；移动桩机就位进行沉管对中，即调好桩机垂直并使桩管中心与桩头重合，垂直套在桩头上，结合处采用麻绳或其他物品密封，垂直度偏差不大于1%；启动桩机，振动或锤击沉管，振动或锤击过程中要观察沉管是否有挤偏现象，下沉速度是否异常等；如在沉管时水或泥可能进入桩管时，先在桩管内注入高1.5米左右的封底混凝土，然后开始沉管；沉管达到设计深度或持力层时，判定该深度或贯入深度是否达到规范和设计要求或试桩时规定的并经设计认可的要求，满足了这些要求和规定，方可终止沉管。②灌浆和拔管。沉管达到设计要求深度后，立即灌注混和料，减少时间间隔，以免管底渗入水和泥浆，影响成桩质量。施工前混合料按设计配合比经搅拌机加水拌和，拌和时间不得少于1min，如粉煤灰用量太大，拌和时间还要适当放长，加水量按塌落度5-7cm控制，成桩后浮浆厚度以不超过20cm为宜；合理布置搅拌机的位置，以缩短混合料出料至倒入沉管加料口的时间间隔，使混合料进入桩管后有较好的流动性，当气温过高时，考虑加缓凝剂，搅拌时严格按照配合比设计进料，并搅拌均匀；混合料出料至桩基吊斗后利用卷扬机将料斗拉至桩管加料口逐渐倒入，使管内空气能够排除，以免形成气体，影响成桩质量，沉管至设计标高后须尽快投料，直到管内混合料与钢管投料口平齐，若投料口量不够，应在拔管过程中空投料，以保证成桩桩顶标高满足设计要求；桩管内灌满混凝土后开始拔管，拔管前，应原位留振约10s后再振动拔管，拔管速度不超过1.5m/mim，每上拔1m左右应停拔而进行倒打轻击，在沉管底拔至设计桩顶前倒打和轻击不得中断。拔管过快易造成局部缩径或断桩；拔管太慢，震动时间过长，会使桩顶浮浆增厚，易使混合料离析，导致桩身强度降底。对淤泥或淤泥质土，拔管速度可适当放慢，拔管过程中不宜反插留振。成桩后桩顶标高应考虑计入保护桩长；拔管时第一次不宜过高，控制在能容纳第二次所需要灌入的混和料量为限，加灌混和料时控制管内混和料面不底于自然地面，一般高出2m为宜；沉管上拔至距地面2m时要特别放慢速度，以保证这段桩身直径符合要求；沉管拔出地面后若发现桩身混合料面低于设计桩顶标高时，应立即将桩顶浮土清理干净，补灌混合料至设计标高并用振捣器振实；灌入过程中由专人统计混合料用量，计算充盈系数，理论灌量由沉管外径和桩长计算得出，一般情况下充盈系数大于1；施工结束后注意保护桩头，在龄期未到之前禁止重型机械局部碾压，并不得填土加载；为避免对刚施工好的桩挤压，施工相邻桩时采取跳打方式，即隔1-2条施工1条，余下的桩必须等到上次施工的桩接近设计强度时方可进行沉管；桩管拔出地面后，确认桩符合要求后应用粒状材料或用粘土封顶，然后移机继续下一根桩的施工。
3结语
　　（1）岩溶路基段处治时，应根据岩溶的填充和发育情

况以及裂隙的大小，选择不同的注浆液和注浆压力，在保证注浆效果的同时，做到更经济合理。注浆前，进行注水试验检验，取得浆体芯样抗压强度、处理区域范围内渗透系数等参数变化；注浆后，对各注浆孔进行瑞利波检验，判定地基密实程度、区域内是否有溶岩构造存在。该实体工程的瑞利波及注水试验等注浆效果检测结果表明，该岩溶路基段注浆效果完全能够达到要求，所采用的注浆方案、注浆施工工艺和参数是合理的。
　　（2）按照规范要求，共进行了5根桩的复合地基载荷试验，加载板面积为1.9×1.9m，加载曲线见图1，在沉降25mm之内所有桩的复合地基承载力均超过200kPa，且其中有3根桩的总沉降量未超过10mm，均满足设计要求；进行了2根桩的单桩载荷试验，压板直径为0.8m，其加载曲线见图2，在加载到250kN时沉降量均未超过10mm，取250kN作为单桩承载力的标准值，经CFG桩处理后的复合地基承载力大于设计值，满足地基承载力的设计要求。桩距、垂直度、桩径和桩身强度经检查也都满足规定要求，成桩28d后复合地基承载力、变形模量均符合设计要求，表明软基处理是成功的。
　　
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