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高压旋喷桩在临既有铁路基坑支护中的应用

2012-11-30 22:35:40来源:用户投稿作者:曾胜群(中铁七局集团武汉工程有限公司)

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。

    

    

    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。

    

    

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。

    

    

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。

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