重載鐵路路基施工中軟土地基工程螺紋樁試驗分析

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量，必須結合工程現場的實際地質情況對螺紋樁施工進行試驗分析。文章結合蒙華鐵路MHTJ-23標段工程，對螺紋樁施工進行分析研究，希望對該工程今后的施工提供參考。

關鍵詞：重載鐵路；軟土地基；螺紋樁；試驗

1工程概況

新建蒙西至華中地區鐵路煤運通道工程MHTJ-23標起訖里程DK1213+800～DK1287+298.9，正線長度70.65公里。本標段地處湖北省荊門市和荊州市，由北向南依次經過荊門市沙洋縣，荊州市沙市區、荊州開發區、江北農場、江陵縣。

標段內軟土路基按照設計要求需進行地基加固處理，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（預應力）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樁機就位。①變截面擠密螺紋樁鉆機主要由：機身、導向架、旋動電機、主動鉆桿、成孔鉆頭及行走系統組成，整套系統與CFG樁鉆機相似。②據設計要求測設樁位，經復核確認后，定出樁位點，樁位（縱橫向）誤差在5cm內。③樁機就位，調整機身，使樁機保持水平，鉆桿呈垂直狀態。鉆頭對位后調平樁機機臺，精確對位。采用吊垂法，事先已在導向桿上刻有“十”字標記，掉線與導向桿上的“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，強度等級一般為C20。施工過程中，抽樣做混合料試塊，一般一個臺班做一組（3塊），試塊尺寸為15cm×15cm×15cm，并測定28天齡期的抗壓強度。混合料28天齡期標準試塊抗壓強度不小于20MPa。水泥采用強度等級：采用PO42.5級及以上的普通硅酸鹽水泥。樁體材料采用1臺混凝土攪拌罐車運輸，由拌和站運到達施工現場。

2.1.3鉆進成孔。鉆孔開始時，關閉鉆頭閥門。在鉆進成孔過程中，先慢后快，減少鉆桿晃動，檢查鉆孔的偏差。

2.1.4泵送樁體材料。C20混凝土運輸至現場，待鉆至設計孔深后。向管內泵料，鉆桿芯管充滿混凝土后開始拔管。

2.1.5拔管送料。啟動鉆機，鉆桿鉆頭提離孔底10cm左右，反向回轉提升，鉆頭葉片打開，邊提升邊灌注混凝土，此時樁徑為250mm。提升至距離樁頂0.5倍樁長處時，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，樁體外側有螺紋。

2.1.6關閉地泵，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，并將粘附在樁機鉆頭的泥土清理干凈。當連續施工，移位時間不長，不用每次清洗鉆機。

2.1.7移位至下一根樁。鉆機移位到下一根樁重復以上工序，完成下一根樁施工。

2.2質量控制措施

（1）施工前由實驗室進行配比試驗，施工時按配合比配置混合料。上料順序為：先裝碎石或卵石，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，每盤料攪拌時間不應小于60s。

（2）螺紋樁施工前應具備以下文件資料：場地巖土工程詳細勘察報告，場地天然地基承載力不小于120kPa，且不應小于螺紋樁機的接地比壓；建筑物平面布置圖；施工圖及圖紙會審紀要；建筑場地和鄰近區域內的地下管線（管道、電纜）、地下構筑物等的調查資料；施工組織設計和施工技術方案；有關承載力、施工工藝試驗參考資料。

（3）螺紋樁成樁設備應滿足螺紋樁成樁工法的以下需求：①具有能實現同步技術與非同步技術的自動控制系統；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、管內泵壓送混合料成樁工藝。施工設備采用螺紋樁機、混凝土泵和強制式攪拌機。

（5）螺桿樁施工時，鉆機就位后，應用鉆機塔身的前后和左右的垂直標桿檢查塔身導桿，校正位置，使鉆桿垂直對準樁位中心，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）樁位按設計要求確定后，在樁中心點上插一標桿，移動施工鉆機至施工樁位，樁機就位后，校正垂直度至允許誤差范圍，使鉆桿垂直并對準樁位中心，確保垂直度小于1.0%。

（7）鉆頭鉆至設計標高后，停止鉆進，開始泵送混合料，當鉆桿芯管充滿混合料后鉆桿開始反向旋轉提升鉆桿，嚴格控制提升速度與旋轉速度，使二者匹配，嚴禁先提管后泵料。成樁的提拔速度宜控制在每分鐘2～3m，成樁過程宜連續進行，應避免因后臺供料慢而導致停機待料。灌注成樁完成后，用水泥袋蓋好樁頭，進行保護。施工樁頂高程宜比設計樁頂高50cm左右，樁長允許偏差不大于10cm，樁徑允許偏差不大于2cm。

（8）保護土層清除后，應截樁頭、設樁帽；鋪設墊層前，應采用人工截去設計高程以下0.5m以上樁長，截樁頭完成后，質量檢測合格后，鑿毛樁頂，在樁頂設置高0.4m、直徑1.0m的現澆C25混凝土樁帽（樁頂嵌入樁帽0.1m），在同一分區內相鄰樁頂高程相差不大于5cm。待螺紋樁達到強度要求后，回填土至樁帽（或樁頂）高程處，并用小型機器壓實。截樁不得造成樁頂標高以下樁體斷裂和擾動樁間土。

2.3質量檢測與驗收

（1）施工質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、樁體試塊強度。

（2）成樁7天后，進行樁身低應變動力試驗，檢測樁身完整性。

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

（4）靜載荷試驗，承載力檢驗應采用單樁復合地基載荷試驗和單樁承載力載荷試驗。

2.4施工安全保證措施

⑴認真全面檢查和清洗干凈設備，防止泵體內有殘渣和鐵屑。⑵安全閥中的安全銷要經常進行檢查。⑶定期檢修壓力表。⑷高壓泵司機、鉆機司機和漿液攪拌組等都要密切配合，一旦某部發生故障，應及時聯系停泵停機，及時排除故障，做好運轉情況的記錄。⑸現場施工用電采取靈敏可靠的漏電保護，動力與照明的保護器必須分開。⑹施工現場的用電設備和配電箱金屬外殼都必須連接專用的保護零線，工作零線和保護零線不可混用。⑺進出電線整齊并從箱底部進入，嚴禁使用絕緣差、老化、破皮電線，移動式配電箱和開關箱進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，有絕緣接地設置，嚴禁使用木制的配電箱。⑼施工現場內道路暢通、平坦、整齊，不亂堆放，無散落物，材料合理堆放。⑽施工現場禁止飲酒和飲用含酒精飲料。⑾施工現場必須配備消防器材，并有人監護。

2.5環保水保措施

2.5.1臨時工程環保措施。認真規劃施工道路，做到臨時施工場地布置優化，加強臨時防護，加強施工過程中的臨時防護措施，施工結束后及時進行跡地整治和道路兩側綠化措施，避免雨水沖刷，引起水土流失。便道及施工營地的設置，要合理、緊湊，嚴禁隨意搭建，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。棄碴場按照設計做好防護，防止雨水沖刷，堵塞河道，污染環境。

（1）加強施工管理，實行文明施工，對可能造成環境污染的物質，經過有關部門同意后送到指定地點處理。

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

2.5.3防止空氣污染和揚塵措施。做好當地水系、植被的保護工作，在施工時對路基邊坡及時進行防護與植被綠化，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備。對距離居民區160m以內的工程，則應根據需要限定施工時間。

3試樁結論

通過螺紋樁試樁記錄和各項檢測數據得出的試驗數據分析總結如下：

在該地質條件下，采用ZJB-120型大扭矩鉆機施工，按上述施工工藝及試樁施工參數施工的水泥攪拌樁，無側限抗壓強度、單樁承載力、復合地基承載力三項指標均符合設計要求，可按如下的施工工具、施工參數進行攪拌樁施工。

螺紋樁施工機具采用ZJB-120型大扭矩螺紋鉆機；施工工藝流程為：鉆機就位→混凝土拌合運輸→鉆進成孔→拔管送料→移位→清洗。

采用變頻器控制鉆進速度，鉆進速度根據地層不同而適當調整，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，到達持力層電流值激增到110～120A左右。

4結語

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

參考文獻：

[1]孫文懷，張元冬，魏厚峰，畢丹.螺紋樁在軟弱地層中的應用[J].華北水利水電學院學報，2009，30（03）：74-76.[2017-08-07].endprint