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：文章在分析軟土地基特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)鐵路施工軟土地區(qū)大孔徑鉆孔樁施工的主要問(wèn)題進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步探究了相關(guān)的施工技術(shù)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：鐵路施工；軟土地區(qū)；大孔徑鉆孔樁

中圖分類號(hào)：TU372 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-8937（2014）21-0043-02

鐵路施工過(guò)程中會(huì)遇到很多不同類型的地質(zhì)及土質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中軟土是較為復(fù)雜的一種，若處理不當(dāng)則會(huì)導(dǎo)致鐵路安全事故的發(fā)生。因此，在施工過(guò)程中為了應(yīng)對(duì)軟土土質(zhì)，常常采用大孔徑鉆孔樁技術(shù)對(duì)松軟土質(zhì)進(jìn)行改造和優(yōu)化，因此，對(duì)于這一技術(shù)的研究與應(yīng)用是很有必要的。

1軟土地基的基本特性

鐵路施工中可能會(huì)遇到各種不同的土質(zhì)，而土質(zhì)的不同類別往往影響到上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，尤其是軟土地基，對(duì)于鐵路的影響更顯著，需要采取加固措施對(duì)土體進(jìn)行改善。軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低的細(xì)粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、固結(jié)系數(shù)小、固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)、靈敏度高、擾動(dòng)性大、透水性差、土層層狀分布復(fù)雜、各層之間物理力學(xué)性質(zhì)相差較大，因此上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較差，需要采取一定的措施對(duì)其進(jìn)行加固。軟土地基的基本特點(diǎn)有如下幾點(diǎn)。

1.1孔隙比大

由于軟土多位于沿海、胡泊等地，通過(guò)河流的沉積物和沖積物不斷累積形成，因此在形成過(guò)程中由于缺乏外部作用力而導(dǎo)致孔隙比較大的特點(diǎn)，同時(shí)由于處于濱水地區(qū)，所以土體的含水量也較大，淤泥靈敏度高，這就造成后期鉆孔樁施工時(shí)降排水工作量較大等問(wèn)題。

1.2可壓縮性好

由于軟土屬于固結(jié)土和微超固結(jié)土，且多位于濱海地區(qū)，因此軟土均屬高壓縮性土，其壓縮系數(shù)a在0.1~0.2，一般為0.7~1.5 MPa-1，最大達(dá)4.5 MPa-1（例如渤海海淤），它隨著土的液限和天然含水量的增大而增高。若將鐵路建于這種軟土上則可能產(chǎn)生較大的沉降，變形大且不均勻，很有可能造成上部結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂和損壞。

1.3滲透性弱

雖然軟土的含水率較高，但其滲透性卻較弱，軟土的滲透系數(shù)一般在i×10-4~i×10-8 cm/s之間，而大部分濱海相和三角洲相軟土地區(qū)，由于該土層中夾有數(shù)量不等的薄層或極薄層粉、細(xì)砂、粉土等，故在水平方向的滲透性較垂直方向要大得多。由于軟土的滲透性較弱和含水率較大，則很容易降低土地地基的凝固速度，并由于后期有效應(yīng)力增長(zhǎng)緩慢，使得土體受到荷載作用后產(chǎn)生較大的孔隙水壓力對(duì)地基強(qiáng)度有明顯影響。

1.4抗剪強(qiáng)度低

軟土一般軟呈軟塑或者流塑的狀態(tài)，土的抗剪強(qiáng)度小且與加荷速度及排水固結(jié)條件密切相關(guān)，不排水三軸快剪所得抗剪強(qiáng)度值很小，且與其側(cè)壓力大小無(wú)關(guān)。排水條件下的抗剪強(qiáng)度隨固結(jié)程度的增加而增大。因此軟土的抗剪強(qiáng)度與其排水量相關(guān)，若采取合理措施排水，則能有效提高軟土的抗剪強(qiáng)度。

2鐵路施工軟土地區(qū)大孔徑鉆孔樁施工的主要問(wèn)題

在鐵路施工過(guò)程中，若遇到軟土地區(qū)，需要采用大孔徑鉆孔樁對(duì)軟土地基進(jìn)行加固處理，然而目前很多相關(guān)施工過(guò)程中出現(xiàn)了一些問(wèn)題，如設(shè)計(jì)不合理及施工質(zhì)量管控不嚴(yán)格等。出現(xiàn)這些問(wèn)題的主要原因是缺乏對(duì)軟土的特性以及大孔徑鉆孔樁特點(diǎn)的認(rèn)知。

2.1施工過(guò)程中成樁擠土效應(yīng)

施工過(guò)程中由于樁對(duì)土體的擠壓造成土體淺層凸起或是深層土體的橫向擠出，擠土效應(yīng)可能對(duì)周圍的路面及建筑物造成較大的影響，使開(kāi)挖的基坑坍塌，或使已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行打樁的樁體發(fā)生傾斜以及淺樁上浮的現(xiàn)象。如果壓樁施工方法與施工順序不當(dāng)，每天成樁數(shù)量太多、壓樁速率太快就會(huì)加劇擠土效應(yīng)。當(dāng)樁周圍為非飽和土層時(shí)，則有可能由于樁的擠壓造成土體體積的收縮，有效減少擠壓所產(chǎn)生的應(yīng)力。然而當(dāng)土體為飽和土?xí)r，則會(huì)由于土體的無(wú)法收縮，發(fā)生位移而造成土地的擠土效應(yīng)。因此在沉樁時(shí)，必須考慮到對(duì)土體的擠壓作用。

2.2軟土剪切蠕變

軟土地基由于抗剪強(qiáng)度較低，應(yīng)在進(jìn)行地基開(kāi)挖時(shí)，必須采取分層開(kāi)挖的方式，且每層開(kāi)挖的高差不得大于1 m，然而施工工程中，由于操作人員的不當(dāng)操作或趕工期進(jìn)度，開(kāi)挖軟土地基并沒(méi)有遵循開(kāi)挖準(zhǔn)則，無(wú)序或大面積開(kāi)挖，最終將會(huì)導(dǎo)致樁基的側(cè)移、傾斜、折斷等。在進(jìn)行軟土地基的開(kāi)挖之前，應(yīng)做好相關(guān)的排水工作，以減少土地的流動(dòng)性，提高軟土地基的抗剪強(qiáng)度。

2.3成樁工藝選擇不當(dāng)

在進(jìn)行成樁工藝的選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)軟土地基的具體情況，對(duì)包括具體的含水量、水的滲流、流土等特點(diǎn)進(jìn)行分析，并選擇相應(yīng)的成樁方式。若選擇不當(dāng)，樁錨支護(hù)，未設(shè)止水帷幕或是降水不到位，則可能由于水位不穩(wěn)定造成降水井與坑內(nèi)的挖孔樁之間保持水力聯(lián)系，從而使得滲流卷走泥沙而造成嚴(yán)重的離析現(xiàn)象。若是在施工前未對(duì)軟土進(jìn)行合理分析，則有可能使得施工中由于臨時(shí)支護(hù)選擇不到位無(wú)法對(duì)土體進(jìn)行合理的約束，從而導(dǎo)致土體非均衡流失，引起樁體受到土體不均衡的水平推力而傾斜。

3鐵路施工軟土地區(qū)大孔徑鉆孔樁施工要點(diǎn)

3.1成孔過(guò)程的鉆機(jī)控制

鐵路施工過(guò)程中，若遇到軟土地區(qū)的土質(zhì)時(shí)，進(jìn)行鉆孔方式的選擇以及鉆孔機(jī)械的控制與一般的土質(zhì)鉆孔方式有一定的差別。鉆機(jī)的控制不能一味追求進(jìn)度而全部采用全壓力、高速進(jìn)尺的方式，這樣有可能會(huì)對(duì)土體造成影響，導(dǎo)致擴(kuò)孔過(guò)大等問(wèn)題，這在一定程度上也會(huì)加大混凝土的用量，造成成本的浪費(fèi)。因此，在軟土地區(qū)進(jìn)行鉆孔樁的鉆孔時(shí)，應(yīng)采用壓力表的方式對(duì)鉆孔壓力進(jìn)行控制，進(jìn)尺速度控制在0.8~1 m/h，孔底壓力不超過(guò)鉆桿、鉆頭和配重總和的70%，從而有效控制擴(kuò)孔系數(shù)，并保證軟土地基的穩(wěn)定性。

3.2護(hù)壁泥漿及軸線的控制

在進(jìn)行軟土淤泥土質(zhì)的土層鉆孔時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制好程控的護(hù)壁泥漿，根據(jù)實(shí)際工程土體的具體含水量、孔隙率、分層情況等特點(diǎn)，優(yōu)先選擇膨潤(rùn)土造漿護(hù)壁，且保證鉆孔過(guò)程中控制泥漿比重≥1.4~1.5。同時(shí)要實(shí)時(shí)根據(jù)地下水位以及土體的狀況對(duì)水頭高度進(jìn)行控制，形成良好的護(hù)壁效果。除此之外，應(yīng)對(duì)施工過(guò)工程中樁體的軸線進(jìn)行合理的控制，保證每頂進(jìn)20 cm進(jìn)行一次姿態(tài)復(fù)核，一旦發(fā)現(xiàn)偏差應(yīng)采取相應(yīng)的措施，通過(guò)調(diào)整鉸接油缸伸長(zhǎng)量將偏差逐漸通過(guò)后期的路線調(diào)整到允許的偏差范圍內(nèi)，保證實(shí)際施工過(guò)程中鉆孔樁的精度。

3.3成樁的質(zhì)量控制

對(duì)成樁的質(zhì)量控制是軟土地區(qū)大孔徑鉆孔樁必須做到的一項(xiàng)技術(shù)要點(diǎn)。在鋼筋籠安裝以后，需要下導(dǎo)管對(duì)樁孔進(jìn)行二次清孔。在進(jìn)行清孔前需要對(duì)導(dǎo)管的水密承壓和接頭抗拉性進(jìn)行詳細(xì)的試驗(yàn)，同時(shí)保證導(dǎo)管內(nèi)壁的光滑性，在試驗(yàn)合格后對(duì)管壁從上而下進(jìn)行標(biāo)號(hào)并標(biāo)注相關(guān)的尺度。安裝導(dǎo)管時(shí)采用導(dǎo)向架，確保導(dǎo)管位于鉆孔中心，防止在灌注過(guò)程中掛在鋼筋籠上面。在灌注前應(yīng)對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行升降實(shí)驗(yàn)，確保每個(gè)導(dǎo)管接頭的質(zhì)量，并控制好導(dǎo)管下口的懸空高度。灌注混凝土?xí)r，當(dāng)混凝土面接近鋼筋籠的底部時(shí)，應(yīng)減緩澆注的速度，并保證導(dǎo)管的埋深較大，避免由于混凝土向上的沖擊力導(dǎo)致鋼筋籠的上浮。在混凝土面與鋼筋籠底交錯(cuò)2 m段內(nèi)，應(yīng)加快灌注速度以增加鋼筋籠的埋深。

3.4鉆孔異常處理

在進(jìn)行鉆孔時(shí)，會(huì)遇到各種各樣的鉆孔異常問(wèn)題，需要及時(shí)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行處理，其中坍孔在軟土地區(qū)進(jìn)行大孔徑鉆孔樁最容易產(chǎn)生異常情況。在進(jìn)行鉆孔時(shí)，若發(fā)現(xiàn)鉆孔內(nèi)的水位急劇下降，且孔扣產(chǎn)生細(xì)密的水泡，則很有可能發(fā)生了坍孔現(xiàn)象，此時(shí)應(yīng)立即停止鉆孔作業(yè)，并及時(shí)找出造成坍孔的原因。泥漿比重不當(dāng)、水頭高度不夠、鉆頭轉(zhuǎn)速過(guò)快或空轉(zhuǎn)時(shí)間過(guò)久，都容易引起坍孔。預(yù)防坍孔應(yīng)選用高質(zhì)量的粘土砂漿，在鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)保證一定的水頭，并及時(shí)進(jìn)行水下混凝土的灌注。如果發(fā)生坍孔不太嚴(yán)重，經(jīng)過(guò)分析后可采用大泥漿比重、加高水頭、埋深護(hù)筒等措施保證孔洞的穩(wěn)定性后繼續(xù)鉆進(jìn)。

4結(jié)語(yǔ)

在鐵路施工過(guò)程中，若遇到軟土地區(qū)，需要采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理，大孔徑鉆孔樁是處理軟土地基較為常用的方法之一。在進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)明確軟土地基的基本特點(diǎn)，以及施工過(guò)程中可能遇到的常見(jiàn)問(wèn)題，做好成孔過(guò)程的鉆機(jī)控制，護(hù)壁泥漿及軸線的控制，成樁的質(zhì)量控制以及鉆孔異常處理。通過(guò)施工中各個(gè)技術(shù)的控制及應(yīng)用，保證鐵路施工的順利進(jìn)行，促進(jìn)我國(guó)運(yùn)輸事業(yè)的健康發(fā)展。

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