德州東站路基螺桿樁施工技術

焦志偉

【摘 要】結(jié)合石家莊至濟南客運專線SJZ-5標段德州東站路基工程DK327+053.35～DK327+580段路基軟土基底采用螺桿樁進行加固、處理的施工實例，介紹了螺桿樁在高速鐵路路基工程軟土基底處理的相應的技術措施，保證了螺桿樁的施工質(zhì)量和德州東站路基軟土基底處理。

【Abstract】East Dezhou station is in Shijiazhuang to Jinan passenger dedicated line SJZ-5 section， the roadbed of DK327+053.35～DK327+580 in east Dezhou sation is soft soil foundation， in this project， the screw pile is used on reinforcement and treatment of the soft soil foundation， according to this project example， paper introduces the the corresponding technical measures for the treatment of soft soil foundation of high speed railway subgrade engineering， and the construction quality of the screw pile and the quality of the soft soil foundation treatment of Dezhou east station are guaranteed.

【關鍵詞】螺桿樁； 軟土基底處理；路基工程

【Keywords】screw pile； soft soil foundation treatment； foundation engineering

【中圖分類號】U213.1 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）04-0162-03

1 概述

1.1 工程概況

石濟客專德州東站路基工程DK327+053.35～DK327+580段路基軟土基底采用螺桿樁進行加固。

螺桿樁按正方形布置，直桿段樁徑0.4 m，樁間距2.0 m，樁長10m的4686根、15m的639根、22m的404根，總計65333m。樁體混凝土強度為C20。

1.2 地質(zhì)水文情況

①地形地貌

本標段沿線地貌為冀魯平原，屬華北平原的一部分，按成因分為山前沖洪積平原和沖積平原，局部為剝蝕殘丘。地形平坦，開闊，稍有起伏，德州地面高程全線最低，約為20～30m。

②工程地質(zhì)特征

沿線地層屬華北地層系，分布新生界第四系松散堆積層，厚度可達數(shù)百米。地層為第四系全新統(tǒng)人工堆積層（Q4ml）人工填筑土、沖洪積層（Q4al+pl）、沖積層（Q4al）新黃土、黏性土、粉土、砂類土，第四系上更新統(tǒng)沖積層（Q3al）、沖洪積層（Q3al+pl）新黃土、黏性土、粉土、砂類土和碎石類土。下伏奧陶系中統(tǒng)灰?guī)r（O2）及燕山期侵入輝長巖（υ5）。

③水文地質(zhì)特征

冀魯沖洪積及沖積平原區(qū)地下水賦存于第四系松散堆積層中，地下水類型為孔隙潛水，砂礫石層局部具承壓性，主要含水層為砂類土。地下水水位埋深一般在5～30m，主要由大氣降水和地表水補給，以蒸發(fā)排泄為主。

④地震動參數(shù)區(qū)劃

沿線地震動峰值加速度為：0.05g（地震基本烈度Ⅵ度）。

⑤土壤最大凍結(jié)深度為0.5m。

2 施工工藝

2.1 螺桿樁軟基處理的優(yōu)點

①施工過程中無噪音，無振動，無泥漿污染問題和棄土問題。對已施工的樁體不會造成影響。

②該技術具有強度高，效率高，沉降少，抗震性好，不受地下水影響，應用范圍廣，適應多種土層，而且具有工程造價低的優(yōu)點。

③樁的承載力高，承載力分布均勻，樁體質(zhì)量好。

2.2 施工程序和施工流程

①施工程序

施工程序為：施工準備→試樁并確定工藝參數(shù)→樁位放樣→成樁→檢驗驗收。

②施工工藝流程圖

架子隊施工段采用螺桿樁機進行施工，施工工藝如下圖所示：

2.3 施工技術要求

2.3.1 施工準備

①核查德州東站DK327+053.35～DK327+580段地質(zhì)材料，結(jié)合以上的設計參數(shù)和現(xiàn)場情況，選擇了兩組JUZ180螺桿鉆樁基和6～12Mpa混凝土泵送泵。

② 按照樁體設計強度C20和耐久性要求進行混凝土的配合比試驗，確定各種砼材料的現(xiàn)場施工用配合比。

③平整場地，清除地表耕植土和附著物，探測并改移地下管線。

④技術現(xiàn)場測量放樣，定出控制軸線、打樁場地邊界，用白灰標出每根樁的準確位置并做好相應引樁。

⑤成樁工藝試驗，確定工藝和有關參數(shù)。

2.3.2 施工步驟

① 螺桿樁機就位后，通過不斷校正位置，使鉆桿垂直對準樁位中心，確保垂直度偏差不大于1%，樁位偏差不大于5cm。螺桿樁施工順序根據(jù)樁間距和該段地質(zhì)情況采用由外及內(nèi)按編號順序進行，根據(jù)地層的滲透情況確定是否采用跳打施工，以避免因振動擠壓造成相鄰孔縮徑或串漿。

②混凝土的拌和

混凝土按配合比進行配料，拌合時間不得少于2min。參考配合比：水泥：砂：石：粉煤灰：外加劑=320：738：1106：48：1.9（kg/m3），樁體強度等級為C20，坍落度在160～200mm之間，宜用小值。

③鉆進成孔

鉆進過程中嚴格控制鉆桿下鉆速度和旋轉(zhuǎn)速度，使二者協(xié)調(diào)，要求鉆桿旋轉(zhuǎn)二周以上，螺桿鉆桿下降一個螺距，形成螺桿樁的上端直線段，直桿段為樁長的1/3；鉆桿旋轉(zhuǎn)一周，螺桿鉆桿下降一個螺距形成螺紋狀，螺紋段為樁長2/3，直至設計深度。鉆頭至設計直線段、樁長預定標高時，在動力頭停留處相應的鉆機塔身做醒目標示，作為控制樁長的依據(jù)[1]。

④灌注及拔管

鉆頭鉆至設計標高時，鉆進停止并開始泵送混凝土，待鉆桿內(nèi)泵滿混凝土后反向旋轉(zhuǎn)并緩慢提升鉆桿，提鉆過程中，要使提升速度與旋轉(zhuǎn)速度相匹配，杜絕先提鉆桿后泵混凝土。鉆頭上提速度宜每分鐘1.5～1.75m，成樁過程連續(xù)，盡力避免供料不及時。灌注成樁后，樁頭做好保護，防止破壞。施工樁頂最好比設計樁頂高出50cm左右，樁長允許偏差不大于10cm，樁徑允許偏差不大于2cm。

⑤移動螺桿鉆機

當一根樁施工完后，鉆機移動，進行下根樁的施工。施工過程中，難免將臨近樁位覆蓋，甚至因鉆機支撐腳壓在樁位旁使原標識的樁位發(fā)生移動。因此，下根樁施工時，應對樁位進行復核，確保樁位準確。

⑥截樁頭

根據(jù)標高，清除保護土層，截除樁頂50cm樁頭。樁頂偏差0～+20mm。因清土或截樁頭時使樁體斷到樁頂設計標高以下太多，必須接樁到設計樁頂標高，剔平鑿毛樁頂，用相同的C20混凝土接樁，并超過樁頂200mm。

⑦回填樁間土

截樁頭完成，質(zhì)量檢測合格后。鑿毛樁頂，支立模板，澆筑C30混凝土樁帽。待螺桿樁達到強度要求后，回填至樁帽（或樁頂）高程處，并用小型機器壓實，壓實系數(shù)不小于0.86。

⑧樁基檢測

螺桿樁樁身施工完畢，一般28天后進行檢測，檢測包括采用低應變法對樁身質(zhì)量的檢測和靜荷載實驗對承載力的檢測，靜荷載試驗數(shù)量取總根數(shù)的2‰，且不小于3點，低應變檢測取總樁數(shù)的10%[2]。

3 試樁和成樁檢測

3.1 儀器設備

① 200t分離式油壓千斤頂：1套；

②精度等級為0.4級耐震精密壓力表：1塊（100MPa）；

③ 沉降量觀測系統(tǒng)：1套（大行程50mm百分表：2塊）；

④ 基準鋼梁：1根；

⑤ 承壓板：直徑0.4m圓形鋼板1塊；

⑥ 反力裝置：壓重平臺1套。

3.2 試驗方法

①正式加載時，由現(xiàn)場負責人統(tǒng)一指揮，將配重一次性加載至平臺上，并安排專人觀察上部反力荷載及周圍的異常變化情況。技術和試驗人員要及時點驗儀表、配件、工具、記錄資料是否齊全。

②本試驗采用慢速維持荷載法。反力裝置采用堆載反力裝置。樁的最大預估承載力荷載分為8級施加。用一臺千斤頂逐級加載，待該級荷載達到相對穩(wěn)定后，再加下一級荷載，等量遞增至預估設計荷載的2倍。

③沉降測讀及穩(wěn)定標準。每級加載后，每隔5、10、15min各測讀一次樁頂沉降量，以后每隔15nin后測一次，累計1h后每隔0.5h測讀一次。在每級荷載作用下，樁頂沉降速度不超過0.1mm/h，并連續(xù)出現(xiàn)2次。當樁頂沉降量速率達到相對穩(wěn)定標準時，再施加下一級荷載。

④卸載：每級卸載量為每級加載量的雙倍。每級卸載后15min測讀一次殘余沉降，讀兩次后，30min再試一次，再卸下一級荷載。全卸載完后，讀取樁頂殘余沉降量，維持時間為3h，測前讀時間為第15min、30min，以后每隔30min測讀一次。

⑤當以下情況有一個出現(xiàn)時，試驗就可終止：

a樁頂沉降量在某級荷載作用下大于前一級荷載作用下沉降量的5倍時。

b樁頂沉降量在某級荷載作用下大于前一級荷載作用下沉降量的2倍時，且經(jīng)24h尚未相對穩(wěn)定。

c 已達到設計要求的最大加載量。

d 當工程樁作錨樁時，錨樁的上拔量已達到允許值。

e 當荷載-沉降曲線呈緩變形時，可加載至樁的總沉降量60～80mm；在特殊情況下，可根據(jù)具體要求加載至樁的累計沉降量超過80m。

3.3 試驗資料整理和單樁豎向抗壓承載力特征值的確定

① 本次試驗最大加載壓力為840kN，將原始資料整理成試驗結(jié)果匯總表，并繪制Q-s曲線，s-lgt曲線和s-lgQ曲線。

②單樁豎向抗壓承載力特征值的確定：

根據(jù)《鐵路工程基樁檢測技術規(guī)范》（TB10218-2008）規(guī)定，本次試驗樁的3根樁，在檢測過程中無異常情況發(fā)生，Q-S曲線平緩光滑，因為樁頂最大沉降量為40mm，因此取本次試驗最大加載壓力為單樁豎向抗壓極限承載力，取極限承載力的一半為單樁豎向抗壓承載力特征值，即420kN。

③結(jié)論

本次檢測的新建石家莊至濟南鐵路客運專線DK327+053.35-DK327+580里程3-根螺桿樁單樁豎向抗壓承載力特征值均滿足設計要求 。

4 結(jié)語

螺桿樁施工技術在德州東站的路基工程軟土基底處理上得到成功的應用，在德州東站站場和部分區(qū)間路基施工的施工質(zhì)量、工期和成本效益控制上發(fā)揮了積極的作用。

【參考文獻】

【1】劉靜. 三明南站螺桿樁試樁施工技術[J]. 河北企業(yè)， 2015（5）：133-135.

【2】劉世安. 鐵路路基螺桿樁加固地基機理及施工技術[J]. 價值工程， 2014（12）：91-92.