重載鐵路路基施工中軟土地基工程螺紋樁試驗(yàn)分析

魏金明

摘要：在重載鐵路路基工程的施工中，軟土地基施工是該工程中關(guān)鍵的組成部分。其中，螺紋樁施工在重載鐵路路基軟基處理方面比較少見。因此，為了確保軟土地基工程螺紋樁的施工質(zhì)量，必須結(jié)合工程現(xiàn)場的實(shí)際地質(zhì)情況對螺紋樁施工進(jìn)行試驗(yàn)分析。文章結(jié)合蒙華鐵路MHTJ-23標(biāo)段工程，對螺紋樁施工進(jìn)行分析研究，希望對該工程今后的施工提供參考。

關(guān)鍵詞：重載鐵路；軟土地基；螺紋樁；試驗(yàn)

1工程概況

新建蒙西至華中地區(qū)鐵路煤運(yùn)通道工程MHTJ-23標(biāo)起訖里程DK1213+800～DK1287+298.9，正線長度70.65公里。本標(biāo)段地處湖北省荊門市和荊州市，由北向南依次經(jīng)過荊門市沙洋縣，荊州市沙市區(qū)、荊州開發(fā)區(qū)、江北農(nóng)場、江陵縣。

標(biāo)段內(nèi)軟土路基按照設(shè)計(jì)要求需進(jìn)行地基加固處理，地基處理方式有單向水泥攪拌樁、多向水泥攪拌樁、CFG樁、鋼筋（預(yù)應(yīng)力）混凝土管樁、螺紋樁、塑料排水板等。其中螺紋樁26085根、42.471萬延米。

2試樁施工

2.1試樁施工過程

2.1.1樁機(jī)就位。①變截面擠密螺紋樁鉆機(jī)主要由：機(jī)身、導(dǎo)向架、旋動(dòng)電機(jī)、主動(dòng)鉆桿、成孔鉆頭及行走系統(tǒng)組成，整套系統(tǒng)與CFG樁鉆機(jī)相似。②據(jù)設(shè)計(jì)要求測設(shè)樁位，經(jīng)復(fù)核確認(rèn)后，定出樁位點(diǎn)，樁位（縱橫向）誤差在5cm內(nèi)。③樁機(jī)就位，調(diào)整機(jī)身，使樁機(jī)保持水平，鉆桿呈垂直狀態(tài)。鉆頭對位后調(diào)平樁機(jī)機(jī)臺(tái)，精確對位。采用吊垂法，事先已在導(dǎo)向桿上刻有“十”字標(biāo)記，掉線與導(dǎo)向桿上的“十”字垂直。

2.1.2樁體材料配制與輸送。樁體材料：樁體原材料采用碎石、石屑、粉煤灰、水泥配合而成，可按CFG樁材料配制，強(qiáng)度等級(jí)一般為C20。施工過程中，抽樣做混合料試塊，一般一個(gè)臺(tái)班做一組（3塊），試塊尺寸為15cm×15cm×15cm，并測定28天齡期的抗壓強(qiáng)度?；旌狭?8天齡期標(biāo)準(zhǔn)試塊抗壓強(qiáng)度不小于20MPa。水泥采用強(qiáng)度等級(jí)：采用PO42.5級(jí)及以上的普通硅酸鹽水泥。樁體材料采用1臺(tái)混凝土攪拌罐車運(yùn)輸，由拌和站運(yùn)到達(dá)施工現(xiàn)場。

2.1.3鉆進(jìn)成孔。鉆孔開始時(shí)，關(guān)閉鉆頭閥門。在鉆進(jìn)成孔過程中，先慢后快，減少鉆桿晃動(dòng)，檢查鉆孔的偏差。

2.1.4泵送樁體材料。C20混凝土運(yùn)輸至現(xiàn)場，待鉆至設(shè)計(jì)孔深后。向管內(nèi)泵料，鉆桿芯管充滿混凝土后開始拔管。

2.1.5拔管送料。啟動(dòng)鉆機(jī)，鉆桿鉆頭提離孔底10cm左右，反向回轉(zhuǎn)提升，鉆頭葉片打開，邊提升邊灌注混凝土，此時(shí)樁徑為250mm。提升至距離樁頂0.5倍樁長處時(shí)，提升嵌入表層土層的400mm鉆頭，邊提升邊灌注混凝土直至樁頂，變截面在距0.5倍樁長處，樁徑由250mm變成400mm，形成上大下小，樁體外側(cè)有螺紋。

2.1.6關(guān)閉地泵，清洗。地泵中注入適量清水，開啟注地泵，清洗管路中殘存的樁體材料，直到基本干凈，并將粘附在樁機(jī)鉆頭的泥土清理干凈。當(dāng)連續(xù)施工，移位時(shí)間不長，不用每次清洗鉆機(jī)。

2.1.7移位至下一根樁。鉆機(jī)移位到下一根樁重復(fù)以上工序，完成下一根樁施工。

2.2質(zhì)量控制措施

（1）施工前由實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行配比試驗(yàn)，施工時(shí)按配合比配置混合料。上料順序?yàn)椋合妊b碎石或卵石，再加水泥、粉煤灰和泵送劑，最后加砂，使水泥、粉煤灰和泵送劑夾在砂、石之間，每盤料攪拌時(shí)間不應(yīng)小于60s。

（2）螺紋樁施工前應(yīng)具備以下文件資料：場地巖土工程詳細(xì)勘察報(bào)告，場地天然地基承載力不小于120kPa，且不應(yīng)小于螺紋樁機(jī)的接地比壓；建筑物平面布置圖；施工圖及圖紙會(huì)審紀(jì)要；建筑場地和鄰近區(qū)域內(nèi)的地下管線（管道、電纜）、地下構(gòu)筑物等的調(diào)查資料；施工組織設(shè)計(jì)和施工技術(shù)方案；有關(guān)承載力、施工工藝試驗(yàn)參考資料。

（3）螺紋樁成樁設(shè)備應(yīng)滿足螺紋樁成樁工法的以下需求：①具有能實(shí)現(xiàn)同步技術(shù)與非同步技術(shù)的自動(dòng)控制系統(tǒng)；②輸出扭矩不小于200kN·m。

（4）螺紋樁施工采用旋擠式螺紋樁機(jī)、管內(nèi)泵壓送混合料成樁工藝。施工設(shè)備采用螺紋樁機(jī)、混凝土泵和強(qiáng)制式攪拌機(jī)。

（5）螺桿樁施工時(shí)，鉆機(jī)就位后，應(yīng)用鉆機(jī)塔身的前后和左右的垂直標(biāo)桿檢查塔身導(dǎo)桿，校正位置，使鉆桿垂直對準(zhǔn)樁位中心，確保螺紋樁垂直度容許偏差不大于1%。樁位容許偏差不大于10cm。

（6）樁位按設(shè)計(jì)要求確定后，在樁中心點(diǎn)上插一標(biāo)桿，移動(dòng)施工鉆機(jī)至施工樁位，樁機(jī)就位后，校正垂直度至允許誤差范圍，使鉆桿垂直并對準(zhǔn)樁位中心，確保垂直度小于1.0%。

（7）鉆頭鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，停止鉆進(jìn)，開始泵送混合料，當(dāng)鉆桿芯管充滿混合料后鉆桿開始反向旋轉(zhuǎn)提升鉆桿，嚴(yán)格控制提升速度與旋轉(zhuǎn)速度，使二者匹配，嚴(yán)禁先提管后泵料。成樁的提拔速度宜控制在每分鐘2～3m，成樁過程宜連續(xù)進(jìn)行，應(yīng)避免因后臺(tái)供料慢而導(dǎo)致停機(jī)待料。灌注成樁完成后，用水泥袋蓋好樁頭，進(jìn)行保護(hù)。施工樁頂高程宜比設(shè)計(jì)樁頂高50cm左右，樁長允許偏差不大于10cm，樁徑允許偏差不大于2cm。

（8）保護(hù)土層清除后，應(yīng)截樁頭、設(shè)樁帽；鋪設(shè)墊層前，應(yīng)采用人工截去設(shè)計(jì)高程以下0.5m以上樁長，截樁頭完成后，質(zhì)量檢測合格后，鑿毛樁頂，在樁頂設(shè)置高0.4m、直徑1.0m的現(xiàn)澆C25混凝土樁帽（樁頂嵌入樁帽0.1m），在同一分區(qū)內(nèi)相鄰樁頂高程相差不大于5cm。待螺紋樁達(dá)到強(qiáng)度要求后，回填土至樁帽（或樁頂）高程處，并用小型機(jī)器壓實(shí)。截樁不得造成樁頂標(biāo)高以下樁體斷裂和擾動(dòng)樁間土。

2.3質(zhì)量檢測與驗(yàn)收

（1）施工質(zhì)量檢測主要檢查施工記錄、混合料坍落度、樁長、樁徑、樁位偏差、樁體試塊強(qiáng)度。

（2）成樁7天后，進(jìn)行樁身低應(yīng)變動(dòng)力試驗(yàn)，檢測樁身完整性。

（3）成樁28d后，應(yīng)在樁體中心處樁長范圍內(nèi)垂直鉆孔取芯，檢驗(yàn)樁體完整性和均勻性，每個(gè)孔在樁身上、中、下不同深度取3個(gè)試樣做抗壓度試驗(yàn)。取芯后的孔洞應(yīng)采用水泥砂漿灌注封閉。endprint

（4）靜載荷試驗(yàn)，承載力檢驗(yàn)應(yīng)采用單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)和單樁承載力載荷試驗(yàn)。

2.4施工安全保證措施

⑴認(rèn)真全面檢查和清洗干凈設(shè)備，防止泵體內(nèi)有殘?jiān)丸F屑。⑵安全閥中的安全銷要經(jīng)常進(jìn)行檢查。⑶定期檢修壓力表。⑷高壓泵司機(jī)、鉆機(jī)司機(jī)和漿液攪拌組等都要密切配合，一旦某部發(fā)生故障，應(yīng)及時(shí)聯(lián)系停泵停機(jī)，及時(shí)排除故障，做好運(yùn)轉(zhuǎn)情況的記錄。⑸現(xiàn)場施工用電采取靈敏可靠的漏電保護(hù)，動(dòng)力與照明的保護(hù)器必須分開。⑹施工現(xiàn)場的用電設(shè)備和配電箱金屬外殼都必須連接專用的保護(hù)零線，工作零線和保護(hù)零線不可混用。⑺進(jìn)出電線整齊并從箱底部進(jìn)入，嚴(yán)禁使用絕緣差、老化、破皮電線，移動(dòng)式配電箱和開關(guān)箱進(jìn)出線必須使用橡膠絕緣電纜。⑻配電箱要有防雨措施，門鎖齊全，有絕緣接地設(shè)置，嚴(yán)禁使用木制的配電箱。⑼施工現(xiàn)場內(nèi)道路暢通、平坦、整齊，不亂堆放，無散落物，材料合理堆放。⑽施工現(xiàn)場禁止飲酒和飲用含酒精飲料。⑾施工現(xiàn)場必須配備消防器材，并有人監(jiān)護(hù)。

2.5環(huán)保水保措施

2.5.1臨時(shí)工程環(huán)保措施。認(rèn)真規(guī)劃施工道路，做到臨時(shí)施工場地布置優(yōu)化，加強(qiáng)臨時(shí)防護(hù)，加強(qiáng)施工過程中的臨時(shí)防護(hù)措施，施工結(jié)束后及時(shí)進(jìn)行跡地整治和道路兩側(cè)綠化措施，避免雨水沖刷，引起水土流失。便道及施工營地的設(shè)置，要合理、緊湊，嚴(yán)禁隨意搭建，盡量減少對植被的損壞，不占用既有道路、阻礙交通。

2.5.2廢水、廢渣處理措施。棄碴場按照設(shè)計(jì)做好防護(hù)，防止雨水沖刷，堵塞河道，污染環(huán)境。

（1）加強(qiáng)施工管理，實(shí)行文明施工，對可能造成環(huán)境污染的物質(zhì)，經(jīng)過有關(guān)部門同意后送到指定地點(diǎn)處理。

（2）采取有效措施防止施工中的燃料、油料、廢料等有害物質(zhì)對周圍環(huán)境的污染，指定專用存放區(qū)，專人保管和處理。

2.5.3防止空氣污染和揚(yáng)塵措施。做好當(dāng)?shù)厮?、植被的保護(hù)工作，在施工時(shí)對路基邊坡及時(shí)進(jìn)行防護(hù)與植被綠化，施工車輛不得越界行駛，以免破壞植被、莊稼、城市道路等。

2.5.4施工噪音控制措施。注意夜間施工的噪音影響，盡量采用低噪音施工設(shè)備。對距離居民區(qū)160m以內(nèi)的工程，則應(yīng)根據(jù)需要限定施工時(shí)間。

3試樁結(jié)論

通過螺紋樁試樁記錄和各項(xiàng)檢測數(shù)據(jù)得出的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析總結(jié)如下：

在該地質(zhì)條件下，采用ZJB-120型大扭矩鉆機(jī)施工，按上述施工工藝及試樁施工參數(shù)施工的水泥攪拌樁，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、單樁承載力、復(fù)合地基承載力三項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求，可按如下的施工工具、施工參數(shù)進(jìn)行攪拌樁施工。

螺紋樁施工機(jī)具采用ZJB-120型大扭矩螺紋鉆機(jī)；施工工藝流程為：鉆機(jī)就位→混凝土拌合運(yùn)輸→鉆進(jìn)成孔→拔管送料→移位→清洗。

采用變頻器控制鉆進(jìn)速度，鉆進(jìn)速度根據(jù)地層不同而適當(dāng)調(diào)整，一般控制在1m/min左右；提升速度2.5-3m/min。電流值一般在70～90A之間，到達(dá)持力層電流值激增到110～120A左右。

4結(jié)語

重載鐵路路基軟土地基處理螺紋樁試驗(yàn)施工是該工程的關(guān)鍵組成部分，螺紋樁施工質(zhì)量將影響到路基的施工后沉降量以及路基整體的穩(wěn)定性。因此，對螺紋樁進(jìn)行試驗(yàn)分析有利于完善路基軟土地基螺紋樁的施工質(zhì)量，并對以后的螺紋樁施工具有指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫文懷，張?jiān)?，魏厚峰，畢?螺紋樁在軟弱地層中的應(yīng)用[J].華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，30（03）：74-76.[2017-08-07].endprint