一种邻近营业线碎石注浆桩的施工方法与流程

本发明属于高速铁路路基施工技术领域，具体涉及一种邻近营业线碎石注浆桩的施工方法。

背景技术：

随着高铁建设的快速发展，部分新建线路需利用既有的线路或者对既有的营业线进行帮建增宽，以满足运输需求。

随着近几年的高速铁路技术迅速变革和完善，部分既有线路在运输能力上不能很好的满足当前运输能力，尤其在邻近营业线范围内，对既有路基进行帮建增宽作业时，既要考虑施工方法对营业线地基及营业线路基扰动小，地表下沉得到控制，施工中振动小、噪音低，相对安全，同时新建的路基还需满足当前铁路的承载力的要求。

传统的碎石注浆桩施工时采用正循环回转钻孔，施工过程中若地址条件较差，易对周边路基造成扰动和不规则沉降，且成孔后若不能及时灌注压浆体，则存在可能塌孔等隐患，会使周围路基产生不规则沉降，严重危及运营安全。

技术实现要素：

基于此，本发明提供了一种邻近营业线碎石注浆桩的施工方法，采用长螺旋钻机进行施工，并改进了压力注浆工艺，解决了传统的碎石注浆桩施工过程中对周边路基扰动大，存在不规则沉降、存在塌孔等安全隐患的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种邻近营业线碎石注浆桩的施工方法，包括以下步骤：

s1、钻进成孔：采用长螺旋钻机在指定位置进行钻进成孔至设计深度后，清理孔底；

s2、安装注浆管：将注浆管沿钻孔的中心位置插入所述钻孔内；

s3、填筑碎石：用碎石灌注至所述钻孔的设计桩顶标高；也就是说安装注浆管后，先用碎石填筑钻孔，填筑至钻孔设计桩顶标高，具体的，在填筑过程中要不间断地向注浆管内注入清水清洗钻孔；

s4、压力注浆：向所述注浆管内注入配制好的水泥浆，在注浆过程中及时向上拔出注浆管同时向所述钻孔内补填碎石至设计桩顶，待所述水泥浆溢出孔口后，停止注浆，预留所述注浆管在所述钻孔内，这里预留注浆管的长度可以根据现场施工需要进行调整，在本发明中，优选的，可预留3m的注浆管在钻孔内；

s5、二次补浆：停止注浆30~60min后，向所述注浆管内再次注入所述水泥浆进行二次补浆后，拔出所述注浆管；

s6、振捣成桩：振捣桩体使桩顶的砂浆充填密实后，成桩。

进一步的，步骤s1中，所述长螺旋钻机的具体施工步骤为：在所述长螺旋钻机的一侧并列放置两个2.5t的预压块，所述预压块通过钢丝绳将所述长螺旋钻机锚住，采用钢丝绳将所述长螺旋钻机往邻近营业线和供电线相反的方向拉。本发明中采用的长螺旋钻机通常采用液压步履式行走机构，其在钻孔的过程中并不是完全固定不动的，为避免施工过程中出现机架偏移或倾倒，钻杆摇晃、偏斜，从而导致桩孔偏斜或钻机倒塌危及营业线和供电线，因此本发明中采用钢丝绳把钻机往营业线和供电线相反的方向拉，钢丝绳一段固定在钻机上，另一端用预压块锚住。

进一步的，步骤s1中，所述设计深度比所需的设计桩长深30cm。应当知晓的是，本发明中对设计桩长、设计桩径均不做具体的限定，其可以根据实际施工的需要进行调整。

进一步的，步骤s1中，所述清理孔底的具体步骤为：当钻孔到设计深度后，所述长螺旋钻机的钻具进行空转清土，然后停止转动提出所述钻具，然后通过所述钻具向钻孔的孔底送入与桩体同材料的沙子和碎石至设计桩底标高。

进一步的，步骤s2中，所述注浆管为钢质注浆管，所述钢质注浆管的安装深度为其管口高于设计桩顶75cm，其管底与钻孔的设计桩底预留30cm的空隙，所述钢质注浆管距管底50cm处至管底之间的管壁为花孔式管壁。

进一步的，步骤s2中，相邻的注浆管之间采用丝扣连接。

进一步的，在所述振捣成桩后，还包括步骤s7、检测碎石注浆桩承载力。

进一步的，所述步骤s7的具体步骤为：

s71、在成桩7天后，按照低应变检查桩身完整性；

s72、在成桩28天后，在桩体中心处、桩长范围内垂直钻孔取芯，观察桩体完整性和均匀性；

s73、在成桩28天后，按照高速铁路营业线安全规程和规范，通过复合地基承载实验进行承载力检验。

进一步的，步骤s71中，所述低应变检查的频率为10%；

步骤s72中，所述钻孔取芯的频率为2%。

进一步的，步骤s73中，所述承载力检验的检测结果大于设计设计值，则满足设计要求。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

传统的正反循环施工采用湿法施工，易造成钻孔坍塌和地基沉降，而本发明采用长螺旋钻干法施工，钻孔孔径小，孔壁不宜坍塌，施工中振动小，对土地及地基的扰动小，减少了传统的采用正反循环施工给营业线路基造成的沉降，满足高速铁路基础施工。

同时改进了压力注浆工艺，将钢质注浆管的管底往上50cm的管壁做成花孔式，同时将注浆管的放置位置距设计桩底预留30cm的空隙，从而增大注浆液与碎石的接触面积和注浆液的喷射压力，使得注浆液能够均匀充分地向四周扩散，达到注浆液与碎石更好的固结，碎石注浆桩的成桩质量好；此外，钢质注浆管之间采用丝扣连接固定，避免了注浆时浆体外泄而造成的水泥浆与碎石固结不均匀，保证了碎石注浆桩的成桩后的强度。采用改进后的压力注浆工艺，可确保碎石注浆桩的稳定性和耐久性，完全达到高速铁路运营承载力的要求。

由于对周边路基的扰动小，提高了整体施工效率和安全系数，达到了路基帮建增宽的目的，确保了结构的稳定和整体性，提高了路基的耐久性，满足新建线路设计要求。

此外，通过将长螺旋钻压力注浆技术用于营业线高铁路基地基处理，很好的满足了场区布置合理的需要，降低了营业线安全指标，极大的提高了施工效率，节省了建设成本。

附图说明

图1为本发明在邻近营业高速铁路路基地基处理施工现场的布置图；

图2为本发明中钻孔内注浆管埋设的结构示意图。

图中：1-长螺旋钻机，2-2.5t预压块，3-长螺旋钻头，4-长螺旋钻具，5-注浆管，6-花孔式管壁，7-碎石。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

本发明的碎石注浆桩的施工方法的工作原理是根据设计桩长和桩径按照设计要求采用长螺旋钻进行施工钻进成孔至设计深度，清理孔底后，安装注浆管，向注浆管中注入水泥浆、，水泥浆与碎石结合成无砂混凝土小桩，同时水泥浆还渗入土体，加固土体。

本实施例中的邻近营业线碎石注浆桩设计桩长为4~12m，设计桩径为0.4~0.6m，其施工方法具体步骤如下：

s1、钻进成孔：根据设计要求，提前测量好桩位，将长螺旋钻机1开到在指定位置进行钻进成孔至设计深度，长螺旋钻机1的布置如图1所示，在长螺旋钻机1的一侧并列放置两个2.5t的预压块2，将预压块2和长螺旋钻机1用钢丝绳连接，使得预压块2锚住长螺旋钻机1，往营业线和供电线相反的方向拉，从而保证现场施工安全可控；然后根据设计桩径要求，改变长螺旋钻头3，在指定位置进行钻进成孔至设计深度，在本实施例中，为了保证设计桩长，钻进成孔的设计深度比设计桩长深30cm，即每根桩超钻30cm；成孔后，长螺旋钻具4在孔底进行空转清土，然后停止转动提出长螺旋钻具4，完成孔底清理；然后通过长螺旋钻具4向孔底送入与桩体同材料的沙子和碎石至设计桩底标高，确保桩底承载力；

s2、安装注浆管5：将注浆管5沿钻孔的中心位置插入所述钻孔内，本实施例中的注浆管5采用钢质注浆管，并且注浆管距管底50cm处至管底处的管壁为花孔式管壁6，即在管壁上开设若干小孔，这样可以保证注浆管5注入的水泥浆和碎石以及周围的土体均匀有效的固结成一体；同时注浆管5的安装深度为管底距孔底预留30cm的空隙，而管口则高于设计桩顶75cm，避免周围土体杂物堵塞注浆管5；且在本实施例中，相邻的注浆管5之间采用丝扣连接，这样可以有效的保证在灌浆过程中，不会漏浆；

s3、填筑碎石：用碎石灌注至所述钻孔的设计桩顶标高，在填筑碎石过程中要不间断地向注浆管内注入清水清洗钻孔，本实施例中的碎石采用16～31.5mm的不连续级配的骨料；

s4、压力注浆：用注浆泵向所述注浆管内注入配制好的水泥浆，注浆压力控制在0.25mpa~0.4mpa，在注浆过程中及时向上拔出注浆管同时向所述钻孔内补填碎石至设计桩顶，待所述水泥浆溢出孔口后，停止注浆，预留3m所述注浆管在所述钻孔内；水泥浆的配制首先应进行工艺试验以确定合适的水灰比，然后根据试验配合比设计进行制浆，配制的灰浆应流动性好，不离析，便于泵送、灰浆应搅拌均匀，加滤网过筛，随制随用。水泥浆液的配制要严格控制水灰比，拌制水泥浆必须采取计量投料，本实施例中水泥浆的配合比为水泥：砂：水=1:1.334:0.53，这里的配合比是根据本实施例的实际施工中确定的，仅用于本实施例的举例；

s5、二次补浆：停止注浆30~60min后，向所述注浆管内再次注入所述水泥浆进行二次补浆后，拔出所述注浆管；

s6、振捣成桩：用插入式振捣器插入桩体1.5m左右进行振捣，使桩顶砂浆充填密实，成桩。

s7、按照《高速铁路路基工程施工质量验收标准》（tb10752-2010）和《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（tb10424-2010）检测碎石注浆桩承载力：

在成桩7天后，按照低应变检查桩身完整性，检查频率为10%；

在成桩28天后，在桩体中心处、桩长范围内垂直钻孔取芯，观察桩体完整性和均匀性，取芯频率为2%；

在成桩28天后，按照高速铁路营业线安全规程和规范，通过复合地基承载实验进行承载力检验，当检测结果大于设计设计值时，则满足设计要求。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。