屈濤

（中鐵七局集團第五工程有限公司）

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

（中鐵七局集團第五工程有限公司）

隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，鐵路鐵網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)成為了我國的重點基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目。在實際的施工過程當(dāng)中，經(jīng)常會遇到在軟土地段修建鐵路的情況。因為軟土性質(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。

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)展帶來了先進的交通運輸方式，全球化的推進最終依賴于越來越先進的交通方式。為了更好的促進經(jīng)濟的發(fā)展，各個國家都在著手改進鐵路交通系統(tǒng)。鐵路交通運輸給經(jīng)濟的發(fā)展提供巨大的推動力，所以鐵路建設(shè)已經(jīng)成為了現(xiàn)代化社會基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重點內(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度隨著固結(jié)度的增大而增大。所以軟土的抗剪強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)，因為該土層當(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。因為軟土的滲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，并且因為后期有效應(yīng)力增長比較緩慢，導(dǎo)致土體受到荷載作用之后會產(chǎn)生比較大的孔隙水壓力，這對于地基強度有顯著的影響。

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，有時在部分新形成的軟土土層中還會發(fā)現(xiàn)欠固結(jié)土。軟土具有很強的可壓縮性，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，會形成很大的不均勻沉降，給工程地基穩(wěn)固性帶來損害，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)中因為樁對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)會對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，那么很有可能因為樁的擠壓導(dǎo)致土體產(chǎn)生收縮，進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，那么就會因為土體的無法收縮，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

軟土地基因為抗剪強度比較低，所以在進行地基開挖的時候，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，因為操作人員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，最終會造成基樁的側(cè)移、傾斜、折斷等。在對軟土地基進行開挖之前，應(yīng)該做好相應(yīng)的排水工作，以此來降低土體的流動性，提升軟土地基的抗剪強度。

3.4成樁工藝選擇不當(dāng)

在選取成樁工藝的時候，應(yīng)該結(jié)合軟土地基的實際狀況，對土體當(dāng)中具體的含水量、滲流狀況、流土等特征進行相應(yīng)的分析，并且選取適宜的成樁方法。如果選取不當(dāng)，樁錨支護沒有設(shè)立止水帷幕或者是降水沒有到位，就可能因為水位不穩(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軟土進行仔細(xì)的分析，就有可能導(dǎo)致施工當(dāng)中因為臨時支護選取不到位而沒有辦法對土體進行科學(xué)的約束，進而使得土體產(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

4.1鉆機安裝及鉆孔

因為旋挖鉆機的機身比較重且動力大，鉆機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)中鉆機的穩(wěn)定性以及水平，在鉆機就位之前應(yīng)該對松軟地層進行地基加固處理，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，維持機械的水平度。鉆頭或者鉆桿中心跟護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設(shè)計深度之后，然后分別采用2.0m、2.5m的鉆孔來擴孔成孔。在鉆孔過程當(dāng)中應(yīng)該時時關(guān)注地層的變化，并且與設(shè)計圖紙進行仔細(xì)核對，結(jié)合不同的地層控制鉆機的鉆進速度，避免鉆進速度過快而引發(fā)塌孔。

4.2成孔過程的鉆機控制

在鐵路的施工過程當(dāng)中，如果遇到軟土地區(qū)的土質(zhì)，在進行鉆孔方法選擇與鉆孔機械的控制跟通常的圖紙鉆孔方法是有一定區(qū)別的。鉆機的控制不可以一味追求進度而完全選用全壓力、高速進尺的方式，這樣或許會對土體產(chǎn)生一定的影響，使得擴孔過大，而且在一定程度上也會增加混凝土的用量，引起資金的浪費。所以，在軟土地區(qū)進行鉆孔樁鉆孔的時候，應(yīng)該采取壓力表的方法對鉆孔壓力進行控制，進尺速度應(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%，進而實現(xiàn)對擴孔系統(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。在鋼筋籠裝設(shè)之后，應(yīng)該下導(dǎo)管對樁孔開展二次清孔。在清孔之前應(yīng)該對導(dǎo)管的水密承壓和接頭抗拉性進行詳盡的試驗，并且要確保導(dǎo)管內(nèi)壁光滑，在試驗結(jié)束之后對管壁從上到下進行標(biāo)號并且要標(biāo)注上相應(yīng)的尺度。在裝設(shè)導(dǎo)管的時候采用導(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。在進行灌注之前要對導(dǎo)管進行升降試驗，保證每個導(dǎo)管的接頭質(zhì)量，并且要控制好導(dǎo)管下口的懸空高度。在進行混凝土灌注的時候，如果混凝土面靠近鋼筋籠底部的時候，應(yīng)該減慢澆筑的速度，并且確保導(dǎo)管的埋深足夠大，防止因為混凝土向上的沖擊力使得鋼筋籠上浮。在混凝土面與鋼筋籠底交錯的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)

吊裝鋼筋籠時要小心操作，動作緩慢輕容，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

在進行鉆孔的時候，經(jīng)常會遇到各種鉆孔異常的問題，應(yīng)該結(jié)合實際情況進行及時的處理，其中塌孔在軟土地區(qū)進行大孔徑鉆孔樁的時候是非常容易產(chǎn)生的情況。在進行鉆孔的時候，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，這個時候應(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)時間過長都極易引起塌孔。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、埋深護筒等措施確?？锥吹姆€(wěn)定之后繼續(xù)鉆進。

5　結(jié)語

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。在進行施工的時候，應(yīng)該充分了解軟土地基的基本特性以及施工當(dāng)中可能會遇到的問題，做好成孔當(dāng)中的鉆機控制，護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技術(shù)的應(yīng)用，確保鐵路施工的順利開展，促進我國交通運輸業(yè)的發(fā)展。

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

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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。