高鐵路基工程螺桿樁圓形樁帽土模法施工技術(shù)研究

摘要：簡述常規(guī)螺桿樁樁帽施工工藝及其存在的問題，介紹樁帽土模成型器和樁帽土模法施工技術(shù)，結(jié)合工程案例闡述螺桿樁施工工藝流程和樁帽設計尺寸、樁帽施工操作要點、螺桿樁施工參數(shù)和注意事項。實踐證明，采用圓形樁帽土模法施工工藝可使得施工工期大幅度縮短，施工成本大幅度降低，施工質(zhì)量大幅度提高。

關(guān)鍵詞：螺桿樁圓形樁帽；土模法；地基處理

0" "引言

高速鐵路主體結(jié)構(gòu)工程必須采取高質(zhì)量標準，方可與高速列車運行的安全度和舒適度相匹配。而地基處理作為保證其上部結(jié)構(gòu)承重功能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，對其施工技術(shù)要求很高。近年來，螺桿樁作為高速鐵路和其他類型建設項目地基加固施工的有效方法，已得到較為廣泛的應用。

常規(guī)施工技術(shù)的螺桿樁為方形樁帽，土模法施工技術(shù)的螺桿樁為圓形樁帽。與常規(guī)施工技術(shù)相比，土模法施工技術(shù)可實現(xiàn)樁帽開挖一次成型，減少了樁帽開挖時對螺桿樁樁體的損壞，提高了地基的整體承載力，具有施工效率高、施工成本降低、綠色環(huán)保等特點。

本文簡述常規(guī)螺桿樁樁帽施工工藝及其存在的問題，介紹樁帽土模成型器和樁帽土模法施工技術(shù)，結(jié)合工程案例闡述螺桿樁施工工藝流程和樁帽設計尺寸、樁帽施工操作要點、螺桿樁施工參數(shù)和注意事項。

1" "常規(guī)螺桿樁樁帽施工工藝常見問題

1.1" "常規(guī)螺桿樁樁帽施工工藝流程

螺桿樁的全稱為半螺旋擠孔管內(nèi)泵壓混凝土灌注樁。本文所述螺桿樁屬于水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁），螺桿樁的樁帽，是指樁頂類似于小型承臺的、與螺桿樁連成一體的現(xiàn)澆水泥粉煤灰碎石混凝土樁帽。

常規(guī)螺桿樁樁帽的施工工藝流程一般如下：灌注螺桿樁→挖運樁間土到樁帽底部→切斷螺桿樁多余樁頭→支搭樁帽模板→澆筑樁帽混凝土與螺桿樁連成一體→樁帽達到設計強度后回填并壓實樁間土[1]。

1.2" "常見問題

由常規(guī)螺桿樁樁帽的施工工藝流程可知，該施工工藝需要開挖和回填大量樁間土，破除超高的樁頭，因此存在工程量加大、施工周期長、施工成本高、施工效率低、施工工序繁瑣等諸多缺點。

除此之外，在螺桿樁成樁過程中混凝土超灌較多，在截除過程中容易造成淺層斷樁。在挖運、壓實樁間土和澆筑樁帽混凝土的過程中，挖掘、運輸、壓實和混凝土機械車輛在螺桿樁樁間往復運行、反復碾壓，極易損傷螺桿樁和樁帽，造成工程質(zhì)量降低。

2" "樁帽土模法施工技術(shù)特點及優(yōu)勢

采用專用的樁帽土模成型器進行樁帽土模施工，可實現(xiàn)樁帽一次澆筑成型，可免除土方開挖對螺桿樁的破壞和對樁間原狀土的擾動。該施工技術(shù)具有以下特點：在澆筑混凝土時，采用樁帽土模成型器，將螺桿樁樁頂高度精確控制在設計高度以內(nèi)。由于對螺桿樁樁頂高度進行了精確控制，由此減少了混凝土的過量澆筑；完工后不需要截斷樁頭，節(jié)省了挖掘樁間土和處理樁頭的步驟，避免了機械開挖和截斷樁頭操作不當造成的淺層斷樁，保證了樁體質(zhì)量。

應用樁帽土模成型器完成樁帽土模的成型，是實施圓形樁帽土模法施工技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。采用該施工技術(shù)對螺桿樁樁帽進行施工，可減少對樁間土的擾動，樁帽完成后可直接施工墊層，可有效保證壓實質(zhì)量，有利于提高地基的整體承載力和復合地基的處理效果。

采用圓形樁帽土模法施工技術(shù)時，樁帽周圍土層可使用專用的旋挖設備進行開挖，并可采用土模澆筑混凝土。可在螺桿樁樁體混凝土初凝前，根據(jù)設計標高對螺桿樁樁帽位置進行混凝土澆筑和振搗，以確保樁帽混凝土的密實度和平整度，避免開挖樁頭及截樁頭對樁體造成的損壞，防止施工機械行走時對已完成樁體的傷害。圓形樁帽土模法施工工藝與常規(guī)樁帽施工工藝對比如圖1所示。

3" "螺桿樁樁帽土模法施工工藝的應用

3.1" "工程概況

本文以新建京雄城際鐵路四標段固安東站站場路基、雄商高鐵三標段肅寧東站站場路基為例，研究螺桿樁樁帽施工工藝具體改進措施。上述工程的路基主加固區(qū)采用螺桿樁加固，其樁徑為0.5m，樁間距為2.2m，采取正方形布置。

3.2" "施工工藝流程

該工程圓形樁帽土模法施工工藝流程如下：施工準備→原地面清理→樁體施工→樁頂處理→樁基檢測→樁帽土模成型→樁帽混凝土施工→養(yǎng)護作業(yè)。

在螺桿樁施工過程中，通過應用圓形樁帽土模成型器和機械旋挖成孔等創(chuàng)新工藝，實現(xiàn)了復合地基剛性樁快速施工[2]，省去了成樁后截除樁頭環(huán)節(jié)，樁間土無需開挖回填，達到了“樁土一體受力”的復合地基處理效果，保證了樁體質(zhì)量，施工效率高，實用性很強。

3.3" "關(guān)鍵參數(shù)設計

3.3.1" "樁帽設計形式

螺桿樁樁頂設置圓臺型樁帽，圓臺型樁帽設計尺寸如下：上端直徑130cm，高25cm；下端上口直徑130cm，下口直徑100cm，高30cm。螺桿樁樁頂伸入樁帽內(nèi)10cm，樁帽采用C35素混凝土澆注。

3.3.2" "CFG樁施工參數(shù)

根據(jù)工藝性試驗結(jié)果，確定CFG樁施工參數(shù)如表1所示。

3.4" "樁帽施工操作要點

3.4.1" "施工準備

根據(jù)設計圖紙進行施工準備，選擇合適的螺桿鉆機、樁帽土模成型器，由測量人員測量準確樁帽位置，將挖掘機的挖土鏟卸掉、換上專用的樁帽土模成型器。

3.4.2" "原地面處理

螺桿鉆機進場前，按設計要求對施工現(xiàn)場原地面進行整平、碾壓。此時施工現(xiàn)場地面標高與樁帽頂部標高相同。對施工現(xiàn)場原地面進行整平、碾壓后，由測量人員復測樁帽位置并予以標記。

3.4.3" "樁體施工

首先使用螺桿鉆機鉆出螺桿樁的樁孔，然后向樁孔內(nèi)澆筑預制的混凝土?；炷翝仓叨葢鰳俄敇烁?0～20cm。在樁體施工中，棄土由小型挖掘機和小型自卸車施工。

3.4.4" "樁頂處理

當樁體混凝土澆筑完成后，對樁頂以下2.5m以內(nèi)的混凝土進行振搗，使用鐵勺將高于樁頂設計標高的多余混凝土挖除[3]，將樁頂高度控制在設計高度?；炷琳駬v要在澆筑完成后30min內(nèi)完成，經(jīng)振搗后混凝土面不再下沉后，清除超出的混凝土并抹平，然后用塑料薄膜灑水保濕覆蓋樁頂。

3.4.5" "樁基檢測

咋完成混凝土澆筑施工后，通過樁基檢測檢查每個螺桿樁樁頂?shù)臉烁?、外觀及成樁質(zhì)量[4]。采用水準儀測量樁頂標高是否達到設計標高，人工修復表面不平整、高于設計高度的樁頂。

3.4.6" "樁帽土模成型

樁帽土模成型器的下端為開口端，上端面設有出渣孔。使用挖掘機換裝樁帽土模成型器，用于切削螺桿樁樁頂部位的土體，從而形成樁帽的圓形土模。待螺桿樁樁體混凝土強度達到設計要求后，使用樁帽土模成型器開挖出樁帽土模。為便于找準樁帽中心，在螺桿樁樁外設置基準樁。開挖前引線校對螺桿樁中心所在位置后，然后進行旋挖。

在旋挖施工之前，將樁帽土模成型器對準樁頂中心，確認位置無誤后開始旋挖。在旋挖施工初期，圍繞螺桿樁的樁頂進行緩慢挖掘，直到樁帽土模達到設計標高。在旋挖施工過程中，避免樁帽土模成型器偏心對樁頂面混凝土產(chǎn)生橫向作用力，造成淺層斷樁、局部缺棱掉角。樁帽土模成型后，采用人工清除樁帽土模內(nèi)的浮土，將挖出的棄土送至渣場。樁帽土模成型器如圖2所示。成型后的樁帽土模如圖3所示。

3.4.7" "樁帽混凝土澆筑及養(yǎng)護作業(yè)

樁體和樁帽土模檢測合格后，為保證樁帽外觀質(zhì)量要求，在樁帽槽頂面安裝高度為10cm的圓形鋼模板，經(jīng)軸線和標高校準、加固后澆筑樁帽混凝土。在混凝土澆筑過程中，控制樁帽頂面標高，使用小型振搗棒進行振搗。標高控制至設計高程后，進行樁帽抹面收光。樁帽混凝土灌注完成后，在樁帽頂部采用表面噴水，覆蓋塑料膜方法進行養(yǎng)護。

3.5" "螺桿樁施工注意事項

一是在鉆孔作業(yè)前，應事先布置鉆機的位置，確保鉆機與鉆機之間的安全距離（一般不小于鉆機高度的2倍）。二是圓形樁帽土模完成旋挖后，應檢驗樁帽土模的幾何尺寸是否符合設計要求，若有缺陷應進行修整。還要校核樁位，并做好樁頂保護。三是在螺桿鉆機安裝、拆卸整個過程中，應有專職安全員在現(xiàn)場統(tǒng)一指揮，避免落物傷人。當風力超過5級時，鉆機停止作業(yè)，必要時將鉆機平放在地面。

4" "施工成效分析

采用圓形樁帽土模法施工工藝的成效，具體表現(xiàn)在以下6個方面：

一是圓形樁帽土模法的施工工藝流程簡捷，可使樁帽土模快速成型，省去了常規(guī)樁帽施工的開挖回填樁間土、支設模板等工序，加快了施工速度，有效提高了施工效率。

二是圓形樁帽土模法施工技術(shù)在灌注混凝土之前，將原地面開挖至樁帽頂設計標高，成樁后采用樁帽土模成型器旋挖取土，不需要為了截除樁頭將原地面大面積開挖再回填。同時避免了超量澆筑，節(jié)約混凝土。

三是樁帽采用標準化的樁帽土模成型器，使得樁帽尺寸統(tǒng)一、標準一致，避免了常規(guī)工藝施工中樁帽大小不一、形狀不規(guī)則等問題。

四是在圓形樁帽土模成型施工中使用專用機械，不會干擾樁間土的其余部分，使螺桿樁樁間土變得緊實，有利于提高樁間土的整體承載力和穩(wěn)固性。

五是樁頂標高位于原地面以下，避免了施工機械行走時對已完成樁體的影響，可以直接開始墊層施工，節(jié)省了樁間土的回填壓實工序，有效保證了地基處理質(zhì)量[5]。

六是與常規(guī)施工工藝相比，采用圓形樁帽土模法施工工藝，施工工期大幅度縮短、施工成本大幅度降低、施工質(zhì)量大幅度提高。兩種施工工藝施工成效對比如表2所示。

從表2可知，采用圓形樁帽土模法施工工藝的施工工期比常規(guī)施工工藝的施工工期縮短了2天，每延米成本單價降低了50元，取得了顯著的施工成效。

5" "結(jié)束語

本文以實際工程為例，闡述了螺桿樁圓形樁帽土模法施工技術(shù)要點和施工成效，實現(xiàn)了復合地基剛性樁快速施工，省去了成樁后截除樁頭、樁間土反復挖填等諸多工序，有效保證了樁體質(zhì)量，實現(xiàn)了“樁土一體受力”復合地基處理的預期目標，提高了路基整體施工質(zhì)量。

參考文獻

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[3] 何芳梅.淺談特殊地基處理螺釘樁施工及前截法樁帽一體

化施工工藝及控制要點[J].甘肅科技，2020，（36）：102-104.

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筑，2019（59）：93-95+105.

[5] 劉春梅.預應力管樁連體樁帽一體化澆筑控制性施工技術(shù)

研究[J].安徽建筑，2022（29）：63-64.