高速鐵路施工中軟土地區(qū)大孔徑鉆孔樁技術(shù)要點(diǎn)分析

摘要：社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民需求的提升促進(jìn)了我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)的迅速發(fā)展，作為交通運(yùn)輸體系中的重要組成部分，鐵路，尤其是近年來(lái)大力發(fā)展的高鐵事業(yè)，其在城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的作用。由于我國(guó)地域遼闊，地理?xiàng)l件和環(huán)境條件復(fù)雜，所以在高速鐵路工程項(xiàng)目建設(shè)中難免會(huì)遇到土質(zhì)問(wèn)題，軟土地區(qū)的施工就是工程施工中的重點(diǎn)和難點(diǎn)所在?；诖耍恼陆榻B了軟土地基的特點(diǎn)，并對(duì)高速鐵路施工中軟土地區(qū)大孔徑鉆孔樁施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)分析，以期為各位同行提供參考。

關(guān)鍵詞：高速鐵路；軟土；大孔徑鉆孔；樁技術(shù)

前言：

當(dāng)前，高速鐵路已日益成為連接各個(gè)城市、各個(gè)地區(qū)之間的中樞神經(jīng)，在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展中扮演著舉足輕重的作用。但是，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通業(yè)也得到了不斷地完善，如高速鐵路的建設(shè)規(guī)模與數(shù)量已經(jīng)在一天天地增加。而從鐵路施工的角度來(lái)看，其施工的難度與土地地質(zhì)情況的好壞程度成正相關(guān)，因此，大孔徑鉆孔樁的施工技術(shù)也受到了鐵路建設(shè)工作領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，現(xiàn)已成為當(dāng)今鐵路建設(shè)者的討論熱點(diǎn)，也是迫切需要解決和完善的問(wèn)題之一。

1. 軟土地區(qū)地基的概況介紹

軟土具有天然含水量高、孔隙大、壓縮性高、承載力低、滲透性差、抗剪強(qiáng)度低等特點(diǎn)。高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)修建在軟土中，此結(jié)構(gòu)的地基就稱為高速鐵路軟土路基。在工程實(shí)際應(yīng)用中，鐵路路基受力復(fù)雜，其承受靜、動(dòng)雙向荷載，這就決定了軟土地基發(fā)生均勻沉降的可能性很小。路基沉降與地形與地質(zhì)條件、水文氣候條件、路基填料種類及質(zhì)量等有關(guān)。地形與地質(zhì)條件是影響路基工程質(zhì)量的主要因素之一。如果工程地質(zhì)存在軟弱夾層或地基土性質(zhì)差異較大，在路基填筑過(guò)程中并未對(duì)其進(jìn)行特殊處理，這就很容易發(fā)生排水固結(jié)，產(chǎn)生較大的差異沉降或沉降變形。當(dāng)?shù)氐乃臍夂驐l件也會(huì)影響到路基的沉降。軟土路基土體中含水量較大，在施工過(guò)程中如果不能及時(shí)將土體中的孔隙水及時(shí)排出，工程竣工后固結(jié)沉降時(shí)間長(zhǎng)，沉降量大，影響鐵路的安全行車和旅客的舒適度。

2. 施工前準(zhǔn)備

2.1 場(chǎng)地準(zhǔn)備

根據(jù)鐵路鉆孔施工場(chǎng)地的不同情況進(jìn)行不同的場(chǎng)地準(zhǔn)備。如施工場(chǎng)地在旱地，先對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的雜物進(jìn)行清理，換除軟土、平整壓實(shí)；如施工場(chǎng)地處于陡坡，可使用型鋼、枕木等搭建操作平臺(tái)；如施工場(chǎng)地在淺灘中，則應(yīng)采用筑島圍堰法進(jìn)行改造建設(shè)，筑島面積應(yīng)按鉆孔方法、設(shè)備大小等決定。

2.2 護(hù)筒的設(shè)定

護(hù)筒是對(duì)鉆孔的孔口進(jìn)行保護(hù)的裝置，其特點(diǎn)是堅(jiān)固、防水性強(qiáng)、嚴(yán)密性高，因此在造孔過(guò)程中通過(guò)對(duì)護(hù)筒的設(shè)定能夠達(dá)到以滿足孔內(nèi)泥漿面為主要目的的要求。在旱地或筑島時(shí)護(hù)筒應(yīng)高出施工平面0.3m以上。這樣操作的的目的是為了能夠保護(hù)樁孔頂部的土層不會(huì)因?yàn)殂@頭的反復(fù)上升下降、機(jī)身的震動(dòng)而引起坍塌。

2.3 護(hù)筒的埋置方法

根據(jù)施工場(chǎng)地的情況，軟土地基樁基宜采用旋挖鉆，護(hù)筒的安放就位采用旋挖鉆機(jī)先行鉆孔并擴(kuò)孔，隨后下放安設(shè)護(hù)筒，通過(guò)護(hù)筒自重、旋挖鉆機(jī)的加壓裝置配合采用加壓下沉的方法。護(hù)筒在下放的過(guò)程中應(yīng)保持垂直狀態(tài)，為了提高護(hù)筒的垂直度，可在護(hù)筒的頂部加蓋一塊厚度為25毫米的鋼板，在鋼板的中心施以壓力，使護(hù)筒均勻下沉。護(hù)筒頂面的中心與設(shè)計(jì)樁位的誤差應(yīng)控制在5厘米之內(nèi)，傾斜度應(yīng)控制在1%的范圍內(nèi)。

2.4 泥漿制備及循化凈化

（1）泥漿配制參數(shù)

對(duì)施工地區(qū)的地質(zhì)情況進(jìn)行勘察，根據(jù)施工領(lǐng)域的土質(zhì)情況，在土、碎（卵）石土或黏土夾層中鉆孔，采用膨潤(rùn)土泥漿或加入適量純堿護(hù)壁。泥漿的配備除了根據(jù)地質(zhì)勘察的結(jié)果和實(shí)際鉆孔操作外，還應(yīng)符合泥漿比重、黏度、含沙率、膠體率以及PH值的相關(guān)參數(shù)規(guī)定。

（2）提高泥漿質(zhì)量的輔助方法：為了提高泥漿的粘度和膠體率，可在泥漿中加入一定量的碳酸鈉等化學(xué)物質(zhì)，加入量由實(shí)驗(yàn)結(jié)果決定。以此來(lái)確保泥漿始終能夠達(dá)到性能穩(wěn)定、沉積少、護(hù)壁效果好和成孔質(zhì)量高的要求。造漿后應(yīng)實(shí)驗(yàn)全部性能指標(biāo)，鉆孔過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)對(duì)泥漿的質(zhì)量及操作效果進(jìn)行校驗(yàn)，并將泥漿實(shí)驗(yàn)的結(jié)果記錄下來(lái)。

3. 鉆孔施工

3.1 鉆機(jī)的安裝及鉆孔

在對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行安裝的過(guò)程中，由于旋挖鉆機(jī)機(jī)身重量較大，動(dòng)力大，因此鉆機(jī)在挖孔的承重中需要配備履帶，以適應(yīng)不同的地層和地帶，但為保證施工過(guò)程中鉆機(jī)的穩(wěn)定性及水平度，在鉆機(jī)就位前對(duì)松軟地層必須做好地基加固處理，采用鋪設(shè)鋼板或拋填片石擠淤的加固方法，以增強(qiáng)地基承壓力，保持機(jī)械的水平度。鉆頭或鉆桿中心與護(hù)筒中心偏差應(yīng)控制在5厘米之內(nèi)?？孜坏脑O(shè)定必須準(zhǔn)確，開(kāi)孔時(shí)，應(yīng)使初步形成的孔壁堅(jiān)實(shí)、豎直、圓順。用直徑2.5米的鉆孔樁成孔應(yīng)分三次進(jìn)行鉆孔，第一次采用直徑1.5m的鉆頭進(jìn)行旋挖成孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，第二、三次分別采用直徑2.0米、2.5米的鉆孔進(jìn)行擴(kuò)孔成孔。在鉆孔過(guò)程中密切關(guān)注地層的變化，并與設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行核對(duì)。根據(jù)不同的地層控制鉆機(jī)的鉆進(jìn)速度，防止鉆進(jìn)速度過(guò)快而導(dǎo)致塌孔。同時(shí)，要保持孔內(nèi)的水位或泥漿水平面高于護(hù)筒底部至少0.5m，或控制在底下水位的1.5m到2m之間。在鉆頭鉆進(jìn)中取渣或終止鉆孔后，應(yīng)及時(shí)向孔內(nèi)加入水或泥漿，保持孔內(nèi)水位的高度和泥漿的比重、黏度。

3.2 鉆孔異常處理

（1）坍孔。坍孔是鉆孔過(guò)程中最常見(jiàn)的異常狀況。坍孔的發(fā)生常伴有以下幾種先兆情況的發(fā)生，如在鉆孔過(guò)程中發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)水位驟降、孔口冒出細(xì)密的水泡、鉆機(jī)的進(jìn)尺速度很慢等，此時(shí)應(yīng)立即停鉆處理。發(fā)生孔口坍塌時(shí)，可用測(cè)錘丈量孔深，若與鉆進(jìn)深度不符說(shuō)明已經(jīng)坍塌，應(yīng)立即拆除護(hù)筒，并用砂粘土混合物回填鉆孔到超出坍孔位置以上為止，并暫停一段時(shí)間使回填土沉積密實(shí)，水位穩(wěn)定后方可繼續(xù)鉆進(jìn)。

（2）鉆孔偏斜彎曲。安裝鉆機(jī)時(shí)，鉆盤頂面要水平，立軸中心同鉆機(jī)中心在同一垂直線上。開(kāi)鉆時(shí)，主動(dòng)方鉆桿不宜過(guò)長(zhǎng)，以免鉆桿上部搖動(dòng)過(guò)大，影響垂直度。鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常檢查吊環(huán)中心、立軸和鉆機(jī)中心。遇到傾斜的軟硬地質(zhì)特別是由軟到硬地段應(yīng)吊住鉆桿控制進(jìn)尺。除此之外，加強(qiáng)技術(shù)管理，經(jīng)常檢查鉆孔情況，發(fā)現(xiàn)偏斜立即糾正。

（3）鉆孔漏水。發(fā)現(xiàn)鉆孔漏水時(shí)，應(yīng)先摻入足夠的泥漿和水，維持水頭的穩(wěn)定，而后根據(jù)漏水原因進(jìn)行針對(duì)性的處理。

4. 清孔及鋼筋籠加工、安裝

4.1 檢孔

對(duì)孔徑、孔深、孔位、豎直度等參數(shù)進(jìn)行檢查后，確認(rèn)孔徑合格，立即進(jìn)行清孔。采用籠式探孔器進(jìn)行檢測(cè)，其外徑等于鉆孔的設(shè)計(jì)孔徑，長(zhǎng)度等于孔徑4～6倍。

4.2 鋼筋籠加工及吊裝

分節(jié)制作鋼筋籠骨架。鋼筋籠在鋼筋加工場(chǎng)采用大型機(jī)械集中加工，骨架位置在機(jī)械上調(diào)整固定以后由人工焊接成型，箍筋由調(diào)整好的機(jī)械鉆速旋轉(zhuǎn)纏繞到主筋上，從而形成鋼筋骨架。為防止鋼筋骨架變形，每道加強(qiáng)筋需設(shè)置十字撐，其鋼筋直徑與主筋相同。

4.3 鋼筋籠骨架的存放、運(yùn)輸與現(xiàn)場(chǎng)吊裝

保持存放場(chǎng)地的平整、干燥，存放時(shí)每個(gè)與地面接觸的加勁筋在底部墊上等高的木塊，以免鋼筋籠骨架受潮或污染。每組骨架要順序擺放并標(biāo)號(hào)序號(hào)，以免搬運(yùn)時(shí)順序出錯(cuò)。搬運(yùn)時(shí)注意保護(hù)鋼筋骨架并保證其在運(yùn)送達(dá)到目的地之前維持正常形態(tài)。

5. 水下混凝土灌注

水下混凝土灌注前，檢測(cè)孔底泥漿沉淀厚度，混凝土灌注應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，采用導(dǎo)管法灌注，大直徑灌注樁導(dǎo)管直徑應(yīng)不小于30cm，導(dǎo)管內(nèi)壁應(yīng)光滑圓順，使用前進(jìn)行水密、承壓和接頭抗拉試驗(yàn)。在灌注混凝土開(kāi)始時(shí)，導(dǎo)管底部至孔底應(yīng)有30～50cm的空間。首批灌注混凝土，導(dǎo)管在混凝土內(nèi)的埋深應(yīng)保證1m，以防止泥漿及水沖入管內(nèi)。正常灌注期間，應(yīng)經(jīng)常量測(cè)孔內(nèi)混凝土面層的高程，及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管埋深，導(dǎo)管在混凝土內(nèi)埋深應(yīng)控制在2～6m范圍內(nèi)。

結(jié)束語(yǔ)：

大孔徑鉆孔樁技術(shù)的發(fā)展是我國(guó)軟土地區(qū)鐵路建設(shè)的中間環(huán)節(jié)，對(duì)我國(guó)交通事業(yè)的不斷發(fā)展與完善有著不可忽視的作用。因此，提高大孔徑鉆孔樁技術(shù)的水平，是我國(guó)軟土地區(qū)鐵路建設(shè)領(lǐng)域的主要任務(wù)之一。綜上所述，通過(guò)對(duì)大孔徑鉆孔樁技術(shù)在軟土地區(qū)鐵路建設(shè)中的應(yīng)用以及所隱含的問(wèn)題的分析研究，并提出相應(yīng)的改善方案，是對(duì)我國(guó)鐵路建設(shè)在軟土地區(qū)的發(fā)展的一大重要推動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 呂道杰.軟土地基路基的處理[J]. 甘肅科技. 2009（09）

[2] 劉敬華，張亞峰.軟基處理方法在道路工程中的應(yīng)用[J]. 黑龍江科技信息. 2011（07）