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摘要：在既有铁路路基加固施工中，施工控制方法是否得当直接影响工程质量及既有铁路运营的安全，高压旋喷桩作为一种处理铁路路基下沉病害的方法之一，其施工控制非常重要，值得深入探讨。
关键词：铁路路基加固 高压旋喷桩 施工控制
中图分类号：213.1
一、前言
既有铁路施工与新建项目施工有所不同，既有铁路施工必须要在保证铁路运营安全的前提下采取有效的施工方法，确保工程质量。本文结合朔黄铁路路基病害整治工程中通过对高压旋喷桩施工的合理控制达到加固路基，确保既有铁路安全运营效果的实例，阐述施工控制的重要性。
朔黄铁路原平段属于晋中北部低山区，地势起伏大，沟壑纵横，地层表面为黄土，下覆砂岩。病害类型为既有站场路基下沉，累计沉降0.3～0.5米。路基填料采用湿陷性黄土是造成该段路堤下沉严重的主要原因。根据设计要求，该工点路堤采用斜打高压旋喷桩对其进行加固处理，以阻止路基继续下沉。通过对K65+490～K65+770段路基加固试验段的施工，我们吸取了施工过程中的一些经验教训，总结出一套合理的施工控制措施，最终达到了预期的效果。
二、高压旋喷桩的加固原理
高压旋喷桩是利用工程钻机成孔，将旋喷注浆管置于设计的地基加固深度，通过360°旋转并徐徐提升注浆管，用高压发生设备产生的一定压力，将预先以水泥、水及速凝剂为原材料制备好的浆液从喷嘴中高速喷射，把周边土体结构破坏，浆液与土的混合物在喷射流的冲击力、离心力和重力的作用下，以半置换或置换的方式有规律的重新排列，形成一定新的有增大地基强度、止水防渗、防止沙土液化和和降低土的含水量等功能的半刚性水泥土桩，从而达到地基加固的地基处理方法。
三、施工质量控制
1. 控制方法
由于高压旋喷桩路基加固属于隐蔽工程，施工质量的保证和控制显得尤为重要，因此在施工过程中必须投入大量精力，采用主动控制为主，被动控制为辅两种手段相结合的动态控制方法。
2. 事前控制
⑴ 熟悉设计图纸，领会设计意图、组织设计变更与图纸会审。
⑵ 编写实施性施工组织设计（方案），应包括以下内容：
① 绘制施工平面图（注明桩位、编号、施工顺序、临时设施的位置、各种原材料的堆放地点等）。
② 确定施工机具和配套设备。
③ 明确施工工艺及技术要求。
④ 人员组织、劳动力计划及分工。
⑤ 编制进度计划和材料计划。
⑥ 明确质量、安全的保证措施及保证体系。
⑦ 明确环保及文明施工措施。
四、针对本工程控制过程中的经验总结
1、透过孔口冒浆情况适时调整各技术参数
在高压旋喷桩施工过程中，可透过冒浆出现的时间、浆液中含土的种类和数量、水泥含量和冒浆量的多少等现象间接了解高压旋喷桩的注浆质量，这是在施工过程中调整高压旋喷各技术参数的重要依据之一。
首先，充分了解高压旋喷桩的返浆机理：若瞬时返浆量为Q出，则 Q出=Q入-S·P·√A+B+W-L，其中Q入—喷浆流量； S—渗入强度；A—单位面积；P—喷嘴外压力；B—喷成空间压缩流变量；W—地下涌水量；L—漏洞流失量
假设喷成空间压缩流变量B、地下涌水量W和漏洞流失量L均为0（以便观察未受该三种因素影响时，是否非返浆不可）。那么，上式简化为：Q出= Q入- S·P·√A，显然返浆量Q出随喷浆流量Q入增加而增加，随渗失强度S、嘴外压力p、接触面积A增加而减少。渗失强度S与介质有关，在粘土、淤泥等中较小，在砂土层、卵石层等中较大。根据施工经验，压力在18MPa左右，并用水泥浆护壁保障返浆通道畅通情况下，那么本施工可保证95%以上全孔返浆，桩径也能符合设计要求。
其次，要掌握非正常返浆的处理方法：根据经验，冒浆（内有土粒、水及浆液）量小于注浆量20%者为正常现象，超过20%或完全不冒浆时，应查明原因并及时采取相应措施。产生非正常返浆的原因主要有以下几种情况：第一情况，流量不变而压力突然下降。此时应检查各部位的泄漏情况，必要时拔出注浆管，检查密封性能。第二情况，出现不冒浆或断续冒浆。若系土质松软则视为正常现象，可适当进行复喷；若系附近有空洞、通道，则应不提升注浆管继续注浆直至冒浆为止，或拔出注浆管待浆液凝固后重新注浆直至冒浆为止，或采用速凝，使浆液在注浆管附近凝固。第三情况，冒浆量过大。其主要原因一般是有效喷射范围与注浆量不相适应，注浆量大大超过旋喷固结所需的浆量所致。减少冒浆量的措施包括提高喷射压力（喷浆量不变），适当缩小喷嘴孔径（喷射压力不变），加快提升和旋转速度。
2、通过合理的泵压控制，确保工程质量及既有线运营安全。
3、通过施工顺序的调整，确保工程质量及既有线运营安全。
本工程在施工过程中，孔距3m时会经常出现在深部串孔返浆现象，如果采用逐桩施工顺序（即前一根桩与后一根桩的间距为3m ）必将影响邻桩桩体的强度，还会使路基土体大范围液化，对行车密度较大的朔黄铁路会造成短暂的不均匀沉降，不利于行车安全。
为了确保工程质量及既有线运营安全，我们采用了在水泥浆液中添加速凝剂和“隔桩跳打”的施工措施，使桩与桩之间的施工间距始终不小于6m， 这样一方面避免了施工对相邻桩体的扰动，保证了施工质量，另一方面也不会使路基土体发生不均匀沉降，确保了施工安全，真正实现“一举两得”的目的。
五、结束语
该段施工历时10天，共完成148根桩的施工任务。施工结束28天后，某工程研究检测中心对随机开挖的3根桩的桩径、无侧限抗压强度及桩身完整性进行了试验检测：通过现场量测，桩径均大于0.5m；通过取芯试验，无侧限抗压强度也均超过了2MPa，满足设计要求；桩身完整性采用RSM-PRT型低应变仪对开挖的3根桩进行了低应变检测，均達到了I类桩的等级标准，表明桩身完整，施工质量良好。
通过对高压旋喷桩加固路基的原理、施工质量控制及本工程施工中的经验总结的介绍，我们可以充分认识到合理的施工控制对施工质量、安全生产的重要性。在既有线施工过程中加强各项工作的管理、提高操作者的素质、调动各级管理者的主观能动性是工程成功的保证条件，严格的工序管理及合理的施工控制是确保工程质量、安全生产的关键。
参考文献：
[1]中国有色金属工业西安勘察院.高压旋喷注浆技术规程[M].西安：西安交通大学出版，1993：25-32.
[2] 左名麒、刘永超等.《 地基处理使用技术》，北京：中国铁道出版社 ，2004年9月。
[3]牛虹.高压旋喷法的施工特性及设备[J].工业建筑，2002，32（10）：52-59.
[4]建筑施工手册编写组.建筑施工手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2003：393-395.
关键词：铁路路基加固 高压旋喷桩 施工控制
中图分类号：213.1
一、前言
既有铁路施工与新建项目施工有所不同，既有铁路施工必须要在保证铁路运营安全的前提下采取有效的施工方法，确保工程质量。本文结合朔黄铁路路基病害整治工程中通过对高压旋喷桩施工的合理控制达到加固路基，确保既有铁路安全运营效果的实例，阐述施工控制的重要性。
朔黄铁路原平段属于晋中北部低山区，地势起伏大，沟壑纵横，地层表面为黄土，下覆砂岩。病害类型为既有站场路基下沉，累计沉降0.3～0.5米。路基填料采用湿陷性黄土是造成该段路堤下沉严重的主要原因。根据设计要求，该工点路堤采用斜打高压旋喷桩对其进行加固处理，以阻止路基继续下沉。通过对K65+490～K65+770段路基加固试验段的施工，我们吸取了施工过程中的一些经验教训，总结出一套合理的施工控制措施，最终达到了预期的效果。
二、高压旋喷桩的加固原理
高压旋喷桩是利用工程钻机成孔，将旋喷注浆管置于设计的地基加固深度，通过360°旋转并徐徐提升注浆管，用高压发生设备产生的一定压力，将预先以水泥、水及速凝剂为原材料制备好的浆液从喷嘴中高速喷射，把周边土体结构破坏，浆液与土的混合物在喷射流的冲击力、离心力和重力的作用下，以半置换或置换的方式有规律的重新排列，形成一定新的有增大地基强度、止水防渗、防止沙土液化和和降低土的含水量等功能的半刚性水泥土桩，从而达到地基加固的地基处理方法。
三、施工质量控制
1. 控制方法
由于高压旋喷桩路基加固属于隐蔽工程，施工质量的保证和控制显得尤为重要，因此在施工过程中必须投入大量精力，采用主动控制为主，被动控制为辅两种手段相结合的动态控制方法。
2. 事前控制
⑴ 熟悉设计图纸，领会设计意图、组织设计变更与图纸会审。
⑵ 编写实施性施工组织设计（方案），应包括以下内容：
① 绘制施工平面图（注明桩位、编号、施工顺序、临时设施的位置、各种原材料的堆放地点等）。
② 确定施工机具和配套设备。
③ 明确施工工艺及技术要求。
④ 人员组织、劳动力计划及分工。
⑤ 编制进度计划和材料计划。
⑥ 明确质量、安全的保证措施及保证体系。
⑦ 明确环保及文明施工措施。
四、针对本工程控制过程中的经验总结
1、透过孔口冒浆情况适时调整各技术参数
在高压旋喷桩施工过程中，可透过冒浆出现的时间、浆液中含土的种类和数量、水泥含量和冒浆量的多少等现象间接了解高压旋喷桩的注浆质量，这是在施工过程中调整高压旋喷各技术参数的重要依据之一。
首先，充分了解高压旋喷桩的返浆机理：若瞬时返浆量为Q出，则 Q出=Q入-S·P·√A+B+W-L，其中Q入—喷浆流量； S—渗入强度；A—单位面积；P—喷嘴外压力；B—喷成空间压缩流变量；W—地下涌水量；L—漏洞流失量
假设喷成空间压缩流变量B、地下涌水量W和漏洞流失量L均为0（以便观察未受该三种因素影响时，是否非返浆不可）。那么，上式简化为：Q出= Q入- S·P·√A，显然返浆量Q出随喷浆流量Q入增加而增加，随渗失强度S、嘴外压力p、接触面积A增加而减少。渗失强度S与介质有关，在粘土、淤泥等中较小，在砂土层、卵石层等中较大。根据施工经验，压力在18MPa左右，并用水泥浆护壁保障返浆通道畅通情况下，那么本施工可保证95%以上全孔返浆，桩径也能符合设计要求。
其次，要掌握非正常返浆的处理方法：根据经验，冒浆（内有土粒、水及浆液）量小于注浆量20%者为正常现象，超过20%或完全不冒浆时，应查明原因并及时采取相应措施。产生非正常返浆的原因主要有以下几种情况：第一情况，流量不变而压力突然下降。此时应检查各部位的泄漏情况，必要时拔出注浆管，检查密封性能。第二情况，出现不冒浆或断续冒浆。若系土质松软则视为正常现象，可适当进行复喷；若系附近有空洞、通道，则应不提升注浆管继续注浆直至冒浆为止，或拔出注浆管待浆液凝固后重新注浆直至冒浆为止，或采用速凝，使浆液在注浆管附近凝固。第三情况，冒浆量过大。其主要原因一般是有效喷射范围与注浆量不相适应，注浆量大大超过旋喷固结所需的浆量所致。减少冒浆量的措施包括提高喷射压力（喷浆量不变），适当缩小喷嘴孔径（喷射压力不变），加快提升和旋转速度。
2、通过合理的泵压控制，确保工程质量及既有线运营安全。
3、通过施工顺序的调整，确保工程质量及既有线运营安全。
本工程在施工过程中，孔距3m时会经常出现在深部串孔返浆现象，如果采用逐桩施工顺序（即前一根桩与后一根桩的间距为3m ）必将影响邻桩桩体的强度，还会使路基土体大范围液化，对行车密度较大的朔黄铁路会造成短暂的不均匀沉降，不利于行车安全。
为了确保工程质量及既有线运营安全，我们采用了在水泥浆液中添加速凝剂和“隔桩跳打”的施工措施，使桩与桩之间的施工间距始终不小于6m， 这样一方面避免了施工对相邻桩体的扰动，保证了施工质量，另一方面也不会使路基土体发生不均匀沉降，确保了施工安全，真正实现“一举两得”的目的。
五、结束语
该段施工历时10天，共完成148根桩的施工任务。施工结束28天后，某工程研究检测中心对随机开挖的3根桩的桩径、无侧限抗压强度及桩身完整性进行了试验检测：通过现场量测，桩径均大于0.5m；通过取芯试验，无侧限抗压强度也均超过了2MPa，满足设计要求；桩身完整性采用RSM-PRT型低应变仪对开挖的3根桩进行了低应变检测，均達到了I类桩的等级标准，表明桩身完整，施工质量良好。
通过对高压旋喷桩加固路基的原理、施工质量控制及本工程施工中的经验总结的介绍，我们可以充分认识到合理的施工控制对施工质量、安全生产的重要性。在既有线施工过程中加强各项工作的管理、提高操作者的素质、调动各级管理者的主观能动性是工程成功的保证条件，严格的工序管理及合理的施工控制是确保工程质量、安全生产的关键。
参考文献：
[1]中国有色金属工业西安勘察院.高压旋喷注浆技术规程[M].西安：西安交通大学出版，1993：25-32.
[2] 左名麒、刘永超等.《 地基处理使用技术》，北京：中国铁道出版社 ，2004年9月。
[3]牛虹.高压旋喷法的施工特性及设备[J].工业建筑，2002，32（10）：52-59.
[4]建筑施工手册编写组.建筑施工手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2003：393-395.