鐵路施工中大孔徑鉆孔樁技術(shù)在軟土地區(qū)應(yīng)用

屈濤

（中鐵七局集團(tuán)第五工程有限公司）

鐵路施工中大孔徑鉆孔樁技術(shù)在軟土地區(qū)應(yīng)用

屈濤

（中鐵七局集團(tuán)第五工程有限公司）

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，鐵路鐵網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)成為了我國(guó)的重點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目。在實(shí)際的施工過程當(dāng)中，經(jīng)常會(huì)遇到在軟土地段修建鐵路的情況。因?yàn)檐浲列再|(zhì)的特殊性，在鐵路施工當(dāng)中的大孔徑鉆孔樁施工技術(shù)的難度非常大。本文重點(diǎn)探討了軟土地基的基本特性以及鐵路施工軟土地區(qū)大孔徑鉆孔樁施工的主要問題，并提出了鐵路施工軟土地區(qū)大孔徑鉆孔樁施工要點(diǎn)。

鐵路施工；大孔徑鉆孔樁技術(shù)；軟土地區(qū)

1　引言

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展帶來了先進(jìn)的交通運(yùn)輸方式，全球化的推進(jìn)最終依賴于越來越先進(jìn)的交通方式。為了更好的促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各個(gè)國(guó)家都在著手改進(jìn)鐵路交通系統(tǒng)。鐵路交通運(yùn)輸給經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供巨大的推動(dòng)力，所以鐵路建設(shè)已經(jīng)成為了現(xiàn)代化社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容，鐵路施工技術(shù)就顯得異常重要。其中大孔徑鉆孔樁技術(shù)是在鐵路施工當(dāng)中比較常見的技術(shù)之一，在軟土地區(qū)的鐵路建設(shè)當(dāng)中發(fā)揮了巨大的作用。

2　軟土地基的基本特性

2.1抗剪強(qiáng)度低

軟土通常呈現(xiàn)軟塑或者是流塑的狀態(tài)，土的抗剪強(qiáng)度與加荷速度以及排水固結(jié)條件緊密相聯(lián)，不排水三軸快剪所得到的抗剪強(qiáng)度非常小，而且與其側(cè)壓力大小沒有聯(lián)系。排水條件之下的抗剪強(qiáng)度隨著固結(jié)度的增大而增大。所以軟土的抗剪強(qiáng)度與其排水量有一定關(guān)聯(lián)，如果采取科學(xué)合理的排水措施，就能夠有效提升高軟土的抗剪強(qiáng)度。

2.2滲透性弱

雖然軟土的含水率比較高，但是它的滲透性卻比較弱，軟土的滲透系數(shù)通常在1×10-4～1×10-8cm/s之間，然而絕大多數(shù)的濱海與三角洲軟土地區(qū)，因?yàn)樵撏翆赢?dāng)中摻有數(shù)量不同的薄層或極薄層粉、細(xì)砂與粉土等，所以在水平方向的滲透性比垂直方向大得多。因?yàn)檐浲恋臐B透性比較弱以及含水率大，那么就極易降低土地地基的凝固速度，并且因?yàn)楹笃谟行?yīng)力增長(zhǎng)比較緩慢，導(dǎo)致土體受到荷載作用之后會(huì)產(chǎn)生比較大的孔隙水壓力，這對(duì)于地基強(qiáng)度有顯著的影響。

2.3孔隙比大

由于軟土多位于沿海、胡泊等地，通過河流的沉積物和沖積物不斷累積形成，因此在形成過程中由于缺乏外部作用力而導(dǎo)致孔隙比較大，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題。

3　鐵路施工軟土地區(qū)大孔徑鉆孔樁施工的主要問題

3.1壓縮性顯著

軟土土層由固結(jié)土和微超固結(jié)土組成，有時(shí)在部分新形成的軟土土層中還會(huì)發(fā)現(xiàn)欠固結(jié)土。軟土具有很強(qiáng)的可壓縮性，其壓縮系數(shù)通常不低于0.5MPa-1，一旦受力，就會(huì)在載荷的作用下發(fā)生不均勻變形。如果在軟土地基上建立建筑物，會(huì)形成很大的不均勻沉降，給工程地基穩(wěn)固性帶來?yè)p害，嚴(yán)重威脅建筑質(zhì)量安全。

3.2施工過程中成樁擠土效應(yīng)

在施工過程當(dāng)中因?yàn)闃秾?duì)土體的擠壓使得土體淺層凸起或者深層土體橫向擠出，擠土效應(yīng)會(huì)對(duì)周遭路面與建筑物產(chǎn)生比較大的影響，導(dǎo)致開挖基坑坍塌，或者使得已經(jīng)開始打樁的樁體產(chǎn)生傾斜或者淺樁上浮的狀況。如果樁的周圍是非飽和土層，那么很有可能因?yàn)闃兜臄D壓導(dǎo)致土體產(chǎn)生收縮，進(jìn)而有效減少擠壓所產(chǎn)生的應(yīng)力。但是如果土體是飽和土，那么就會(huì)因?yàn)橥馏w的無法收縮，產(chǎn)生位移而發(fā)生土地的擠土效應(yīng)。所以在沉樁的時(shí)候，一定要考慮到土體的擠壓作用。

3.3軟土剪切蠕變

軟土地基因?yàn)榭辜魪?qiáng)度比較低，所以在進(jìn)行地基開挖的時(shí)候，一定要采取分層開挖的形式，而且每層開挖的高差不能大于1m。然而在施工過程中，因?yàn)椴僮魅藛T的操作失誤或者趕工期，開挖軟土地基不遵守開挖的準(zhǔn)則，無順序或者大面積開挖，最終會(huì)造成基樁的側(cè)移、傾斜、折斷等。在對(duì)軟土地基進(jìn)行開挖之前，應(yīng)該做好相應(yīng)的排水工作，以此來降低土體的流動(dòng)性，提升軟土地基的抗剪強(qiáng)度。

3.4成樁工藝選擇不當(dāng)

在選取成樁工藝的時(shí)候，應(yīng)該結(jié)合軟土地基的實(shí)際狀況，對(duì)土體當(dāng)中具體的含水量、滲流狀況、流土等特征進(jìn)行相應(yīng)的分析，并且選取適宜的成樁方法。如果選取不當(dāng)，樁錨支護(hù)沒有設(shè)立止水帷幕或者是降水沒有到位，就可能因?yàn)樗徊环€(wěn)定而產(chǎn)生降水井跟坑內(nèi)的挖孔樁維持一定的水力聯(lián)系，進(jìn)而引發(fā)滲流而卷走泥沙，引發(fā)離析現(xiàn)象。如果在施工之前沒有對(duì)軟土進(jìn)行仔細(xì)的分析，就有可能導(dǎo)致施工當(dāng)中因?yàn)榕R時(shí)支護(hù)選取不到位而沒有辦法對(duì)土體進(jìn)行科學(xué)的約束，進(jìn)而使得土體產(chǎn)生非均衡流失，使得樁體受到土體不均勻的水平推力而產(chǎn)生傾斜。

4　鐵路施工軟土地區(qū)大孔徑鉆孔樁施工要點(diǎn)

4.1鉆機(jī)安裝及鉆孔

因?yàn)樾阢@機(jī)的機(jī)身比較重且動(dòng)力大，鉆機(jī)配有履帶以此來適應(yīng)不同的地層，但是為了確保施工當(dāng)中鉆機(jī)的穩(wěn)定性以及水平，在鉆機(jī)就位之前應(yīng)該對(duì)松軟地層進(jìn)行地基加固處理，采取鋪設(shè)鋼板或者拋填片擠於的加固方式，以增大地基的承壓力，維持機(jī)械的水平度。鉆頭或者鉆桿中心跟護(hù)筒中心的偏差要小于等于5cm。開孔的孔位一定要精準(zhǔn)，應(yīng)該使得初成的孔壁豎直、圓順，直徑為2.5m的鉆孔樁成孔分三次鉆孔，首先采用直徑1.5m的鉆頭旋挖成孔到達(dá)設(shè)計(jì)深度之后，然后分別采用2.0m、2.5m的鉆孔來擴(kuò)孔成孔。在鉆孔過程當(dāng)中應(yīng)該時(shí)時(shí)關(guān)注地層的變化，并且與設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行仔細(xì)核對(duì)，結(jié)合不同的地層控制鉆機(jī)的鉆進(jìn)速度，避免鉆進(jìn)速度過快而引發(fā)塌孔。

4.2成孔過程的鉆機(jī)控制

在鐵路的施工過程當(dāng)中，如果遇到軟土地區(qū)的土質(zhì)，在進(jìn)行鉆孔方法選擇與鉆孔機(jī)械的控制跟通常的圖紙鉆孔方法是有一定區(qū)別的。鉆機(jī)的控制不可以一味追求進(jìn)度而完全選用全壓力、高速進(jìn)尺的方式，這樣或許會(huì)對(duì)土體產(chǎn)生一定的影響，使得擴(kuò)孔過大，而且在一定程度上也會(huì)增加混凝土的用量，引起資金的浪費(fèi)。所以，在軟土地區(qū)進(jìn)行鉆孔樁鉆孔的時(shí)候，應(yīng)該采取壓力表的方法對(duì)鉆孔壓力進(jìn)行控制，進(jìn)尺速度應(yīng)該控制在0.8-1m/h，孔底壓力不得超過鉆桿、鉆頭以及配重總和的70%，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)擴(kuò)孔系統(tǒng)的有效控制，并且確保軟土地基的穩(wěn)定。

4.3成樁的質(zhì)量控制

對(duì)于成樁的質(zhì)量控制是軟土地區(qū)大孔徑鉆孔一定要做到的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)。在鋼筋籠裝設(shè)之后，應(yīng)該下導(dǎo)管對(duì)樁孔開展二次清孔。在清孔之前應(yīng)該對(duì)導(dǎo)管的水密承壓和接頭抗拉性進(jìn)行詳盡的試驗(yàn)，并且要確保導(dǎo)管內(nèi)壁光滑，在試驗(yàn)結(jié)束之后對(duì)管壁從上到下進(jìn)行標(biāo)號(hào)并且要標(biāo)注上相應(yīng)的尺度。在裝設(shè)導(dǎo)管的時(shí)候采用導(dǎo)向架，保證導(dǎo)管處在鉆孔中心，避免在灌注的過程當(dāng)中掛在鋼筋籠上。在進(jìn)行灌注之前要對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行升降試驗(yàn)，保證每個(gè)導(dǎo)管的接頭質(zhì)量，并且要控制好導(dǎo)管下口的懸空高度。在進(jìn)行混凝土灌注的時(shí)候，如果混凝土面靠近鋼筋籠底部的時(shí)候，應(yīng)該減慢澆筑的速度，并且確保導(dǎo)管的埋深足夠大，防止因?yàn)榛炷料蛏系臎_擊力使得鋼筋籠上浮。在混凝土面與鋼筋籠底交錯(cuò)的2m之內(nèi)，應(yīng)該增加灌注速度以此加大鋼筋籠的埋深。

4.4鋼筋籠施工及混凝土灌注技術(shù)

吊裝鋼筋籠時(shí)要小心操作，動(dòng)作緩慢輕容，防止鋼筋籠與孔壁發(fā)生碰撞，損壞孔壁。鋼筋籠就位并檢查合格后進(jìn)行固定處理，然后開始澆筑混凝土。混凝土自身質(zhì)量和施工特性是工程質(zhì)量是否合格、工程實(shí)施是否順利的重要因素。要嚴(yán)格控制混凝土質(zhì)量，正確配制混凝土澆筑料。澆筑時(shí)要保證作業(yè)的連續(xù)性，嚴(yán)禁中斷。

4.5鉆孔異常處理

在進(jìn)行鉆孔的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)遇到各種鉆孔異常的問題，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行及時(shí)的處理，其中塌孔在軟土地區(qū)進(jìn)行大孔徑鉆孔樁的時(shí)候是非常容易產(chǎn)生的情況。在進(jìn)行鉆孔的時(shí)候，如果發(fā)現(xiàn)鉆孔中的水位下降速度非常快，而且孔扣產(chǎn)生細(xì)密的水泡，那么非常有可能發(fā)生了塌孔，這個(gè)時(shí)候應(yīng)該立刻停止鉆孔作業(yè)，并且盡早找到引起塌孔的原因。泥漿比重不合適、水頭高度不夠、鉆頭轉(zhuǎn)速太快或者空轉(zhuǎn)時(shí)間過長(zhǎng)都極易引起塌孔。假如發(fā)生的塌孔不是很嚴(yán)重，在經(jīng)過探討之后可以采用大泥漿比重、加高水頭、埋深護(hù)筒等措施確保孔洞的穩(wěn)定之后繼續(xù)鉆進(jìn)。

5　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在鐵路施工當(dāng)中，如果遇到軟土地基，應(yīng)該采取相應(yīng)的措施及時(shí)處理，大孔徑鉆孔樁是處理軟土地基最為常用的方法之一。在進(jìn)行施工的時(shí)候，應(yīng)該充分了解軟土地基的基本特性以及施工當(dāng)中可能會(huì)遇到的問題，做好成孔當(dāng)中的鉆機(jī)控制，護(hù)壁泥漿與軸線的控制以及鉆孔的異常狀況處理。通過施工過程中各個(gè)技術(shù)的應(yīng)用，確保鐵路施工的順利開展，促進(jìn)我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展。

[1]葛志偉.分析鐵路施工中軟土地區(qū)大孔徑鉆孔樁技術(shù)[J].黑龍江科技信息，2014（09）.

[2]楊科，賈堅(jiān)，謝小林.軟土地區(qū)地鐵車站沉降耦合的樁基計(jì)算及分析[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2009.

[3]胡存豪.鐵路施工中軟土地區(qū)大孔徑鉆孔樁技術(shù)要點(diǎn)[J].赤子，2012（6）.

U213.1

A

1673-0038（2015）48-0253-02

2015-11-1

屈濤（1982-），男，工程師，2005年畢業(yè)于華東交通大學(xué)土木工程系，建筑工程專業(yè)，主要從事鐵路工程、房建工程的技術(shù)及管理工作。