赣龙铁路复线隶属于国家I级铁路工程, 铁路预计通车时速达200km, 跨越江西和福建两省, 是江西与福建西北部连接的重要方式, 为赣州市与龙岩市打造了1条便捷的交通路线, 同时沿线还经过赣县、瑞金、长汀县及连城县等多个县市, 全线总长249.418km。由于沿线大多以丘陵地区为主, 因此加大了桥隧建设规模, 其比例高达77.83%。在传统方式下, 从龙岩至赣州所需总时长为4h, 但随着该铁路的建设, 所需时间缩短了一半, 不但方便了两地人民的出行, 同时也使沿线地区因此受益。

在赣龙铁路复线建设过程中, 大范围使用了高压旋喷桩技术, 该技术可以显著提升地基的稳定性, 从而避免地基坍塌等事故, 这对铁路工程的长久运营具有深远意义。

高压旋喷桩技术的工作原理为:设备配备了具有高压旋转特性的喷嘴工具, 在其作用下, 可以将拌制完成的水泥喷射至固定的区域内, 整个过程压强始终保持在20MPa以上;由于喷射速度较快, 因此可有效冲破土地表层, 并与周围土体相融合, 从而形成一体;随后进行冷却凝固处理, 从而提升整体的强度与抗渗水平;利用喷嘴进行无死角的喷射处理, 确保水泥浆完整地覆盖至固体的表面, 最终形成稳固的圆柱形桩体。高压旋喷桩方式有3种:单管法、双管法和三管法。在施工时需依据现场环境有针对性地运用恰当的方法。

赣龙铁路复线沿线环境复杂, 施工时应根据各路段的具体情况选定对应的方法。本工程中3种施工方法均有所涉及, 其中, 单管法仅依托于单种机具设备便可完成;双管法依托的是内外喷射压力的方式;而三管法则包括高压喷射、压缩空气喷射和水泥浆喷射这3种形式。这3种施工方法具有相似性, 无论何种方法, 对应的喷射管直径应在0.3～2.0m。3种方法如图1～3所示。

1) 材料准备选材是工程质量的重要影响因素之一, 必须确保工程材料符合相关标准。赣龙铁路复线工程中, 水泥材料以规格P.O42.5的硅酸盐水泥为佳, 粉煤灰的渗入幅度应稳定在26%。为了增强结构的稳固性, 需选用优良的速凝剂, 后续施工才能有序进行, 并确保工程质量。

2) 人员准备工程建设离不开施工技术人员, 一方面需提高施工人员的综合素质;另一方面需做好施工人员的分配工作, 从而提高人员利用率, 避免出现人员闲置现象, 具体方式为:团队人数以10人为佳, 最大需≤15人, 其中指挥人员3名, 并给设备配备1名操作者和维修人员;工程数据需要详尽记录, 因此需要1名记录人员和1名检测人员, 剩余人员则提供后勤服务。

3) 环境设施准备良好的环境是工程得以开展的重要基础, 在正式施工前需做好环境勘察工作, 一方面需确保周边道路的畅通, 以便施工设备与原材料的运输, 且施工区域应尽可能干净平整;另一方面要确证施工现场供电稳定, 施工所需的用水量充足。

4) 机械设施准备在本工程中, 浆液喷射机型号为CYP-50, 钻机型号为150型。

1) 施工准备对施工区域进行取样, 分别围绕水质和土质2方面展开检测, 根据所在环境现状为基准, 从而确定最合适的水灰比及所需的水泥使用量。综合考虑现场环境及工程要求, 进行成桩试验, 确定最佳的高压旋喷桩施工参数。

2) 浆液准备水泥浆在本工程中应用广泛, 应确保水泥浆搅拌的均匀度, 同时还应做好泥浆内部空气的清排工作, 以此增强浆液的塑性。若现场环境发生变化, 可适当调整凝固时间。

3) 钻机准备先将设备运送至施工地点, 并做好安装工作, 而后将钻机参数调整至工程所需状态。选定喷射区域, 对钻机的方向进行调整, 确保钻嘴对准该区域。左、中、右3个区块都应处于同一平面, 同时做好钻机与钻点之间距离的测量工作, 以此确保钻孔的精度。

4) 试喷将水与水泥按照1∶1的比例充分搅拌, 制得水泥浆, 而后展开试喷作业。该过程应将喷射嘴对准地面, 若喷射过程中存在各类阻碍因素, 应在第一时间采取解决措施, 营造稳定的施工环境。

5) 喷射浆液施工完成试喷作业后, 进行喷射浆液施工, 此时喷射所需的钻机和高压喷射机都应及时就位, 在现场环境允许的情况下, 可对孔口进行喷射作业。在喷射过程中, 高压喷射机的机嘴应深入孔中, 并确保机嘴处于相对稳定的状态, 而后将高压喷射机内的水泥浆液持续喷入孔内。由于设备对压力的要求较高, 因此应确保施工设备处于稳定的压力范围内, 并合理调控泥浆的流速与流量。当孔口有泥浆溢出后, 便采用高压旋喷的方式进行施工, 设备应由上至下进行无死角旋喷, 当完成旋喷作业后, 需对泥浆进行充分搅拌, 待冷却后形成具有高强度、高稳定性的固体桩。

喷浆时需遵循高压喷浆液一次过关的原则, 因此工程人员需严格把控整个过程, 若出现暂停喷浆现象, 应在二次喷浆时做好长度的修正工作, 对应长度≥0.2m, 否则将影响整体喷浆质量。待喷浆作业结束后, 需在第一时间将喷射管拔出, 基于提升喷射管利用率的目的, 应尽量减少喷射管在空气中的滞留时间, 以免出现凝固剂附着现象。

由于工程施工质量受材料、设备及现场环境的影响, 因此需要在正式施工前做好检验工作, 具体可从以下4方面展开。

1) 高压喷桩设备检验高压喷射桩设备是施工的关键机械之一, 在选购时应严格遵循国家的计量标准。设备在使用中均会出现折旧现象, 应确保设备在规定的使用期限内。设备应保障良好的运行状态, 才能提升旋喷作业的质量, 从而提高桩体的稳固度。

2) 材料检验同机械设备类似, 如水泥、凝固剂等原材料也应满足使用期限的要求。在正式投入使用前应进行抽样检测, 严格筛选出不符合工程标准的材料, 并彻底将其剔除, 从源头上提高工程质量。

3) 地基稳固性检验当完成旋喷灌浆并经过凝固后, 需对施工完成的地基进行检验, 具体可围绕硬度、强度和稳定性3方面展开, 从而确保地基的稳固性, 避免地基受到人为或自然因素的影响。地基稳固性检验工作至关重要, 是确保地基不出现坍塌或变形的重要方法, 有助于提升地基的承载能力。

4) 检验桩芯抗压强度不同的桩芯位置对应的强度要求也不尽相同, 当桩芯位于桩长的2/3处时, 其对应的抗压强度应>1.4MPa, 桩顶部分的抗压强度应达到1.6MPa甚至更高。

基于高压环境, 高压旋喷桩技术可确保泥浆准确注入土体中, 最终形成具有高度稳固性的桩体。该技术可显著提升铁路结构的抗震能力, 工程中设备所占区域较小, 在确保工程质量的同时具有良好的经济效益。目前, 我国的铁路网络依然处于大范围建设中, 铁路在满足人们日常出行需求的同时, 还可以促进经济的发展, 而基于高压旋喷桩技术可提升铁路工程质量与建设速度。因此, 高压旋喷桩技术将会被广泛应用于铁路施工领域。

综上所述, 高压旋喷桩技术对于铁路建设工程意义重大, 其前景十分广阔。对此, 有必要加强高压旋喷桩技术研究, 提升该技术在铁路施工中的应用程度, 促进我国铁路事业的发展。