蔡桂勇（中鐵二十三局集團(tuán)第四工程有限公司，四川 成都 610091）

?

解析鐵路施工中軟土地區(qū)大孔徑鉆孔樁技術(shù)

蔡桂勇（中鐵二十三局集團(tuán)第四工程有限公司，四川 成都 610091）

目前我國(guó)的鐵路建設(shè)是國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中至關(guān)重要的工程項(xiàng)目。但是在實(shí)際鐵路鋪設(shè)過(guò)程中，往往會(huì)碰到軟土地區(qū)，此地區(qū)施工困難。由于軟土的地質(zhì)情況十分特別，鐵路建設(shè)施工工程中，尤其是在軟土地區(qū)進(jìn)行大孔徑鉆孔樁操作十分艱巨。本文著重對(duì)軟土建設(shè)施工的缺點(diǎn)展開(kāi)討論、解析，特別是對(duì)如何在軟土地區(qū)運(yùn)用大孔徑鉆孔樁技術(shù)進(jìn)行鐵路施工的問(wèn)題展開(kāi)討論。

鐵路施工；軟土地區(qū)；大孔徑鉆孔樁技術(shù)

引言

鐵路交通運(yùn)輸方式是除了公路交通運(yùn)輸外，最重要的交通運(yùn)輸方式，大幅增加了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。鐵路建設(shè)技術(shù)的增加，能夠提高鐵路的運(yùn)輸能力，增加人們之間的交流，方便貨物的運(yùn)輸。如今的鐵路網(wǎng)已經(jīng)覆蓋全國(guó)各地，成為各個(gè)地方之間進(jìn)行討論、交流的聯(lián)系通道。然而在光鮮亮麗的外表之下，也潛藏著許多不為人知的難點(diǎn)。眾所周知，我華夏泱泱大國(guó)，國(guó)土遼闊，資源豐富，地形復(fù)雜，氣候多樣化，嚴(yán)重影響了我國(guó)鐵路建設(shè)的進(jìn)度，大孔徑鉆孔樁技術(shù)尤為更甚。由于氣候條件多變，地形復(fù)雜，許多軟土地區(qū)覆蓋在我國(guó)鐵路施工建設(shè)的線(xiàn)路上。使得在該地區(qū)使用大孔徑鉆孔樁技術(shù)進(jìn)行操作失敗的可能較大。這一難點(diǎn)是鐵路建設(shè)迫不及待所要解決的問(wèn)題，如何提高施工工程的質(zhì)量，改進(jìn)施工的技術(shù)，已經(jīng)變成相關(guān)鐵路部門(mén)的首要解決的任務(wù)。本文結(jié)合實(shí)際，就大孔徑鉆孔樁技術(shù)在實(shí)際中操作的重難點(diǎn)進(jìn)行討論。

1　目前軟土地基潛藏的問(wèn)題

泥土中蘊(yùn)含豐富的自由水是軟土地區(qū)最主要的特征，按照其外貌與性質(zhì)又被叫做淤泥質(zhì)黏土。以工程學(xué)的視覺(jué)來(lái)觀(guān)察，純天然的孔隙率圍堰一般高于1.5的黏土和亞粘土為淤泥，圍堰在1.0～1.5范圍之間稱(chēng)為淤泥質(zhì)黏土。軟土地區(qū)在水資源豐富、濕地或者沼澤區(qū)域較為常見(jiàn)。因?yàn)槟嗤林懈缓^多的水分，所以軟土的收縮性明顯提高，導(dǎo)致土壤抗壓能力減弱。把軟土當(dāng)作地基，因?yàn)槟嗤林械乃蛛y以從土壤中滲透出來(lái)，所以土質(zhì)凝固速率慢，地基韌性上升慢，下降速度慢，從而使得一些經(jīng)常用來(lái)處理地基的辦法難以奏效，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，鐵路施工建設(shè)中所面臨的軟土地基的問(wèn)題主要有：①收縮性顯著。軟土地面主要由微超固結(jié)土與固結(jié)土構(gòu)成，在一些嶄新的軟土土層中也會(huì)出現(xiàn)欠固軟土。軟土一般收縮性較強(qiáng)，收縮性多數(shù)情況都大于0.5MPa-1，在力的作用下，就會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則的形變。假使在此處進(jìn)行施工建設(shè)鐵路，就會(huì)使軟土路面產(chǎn)生不規(guī)則的下降，對(duì)鐵路的施工質(zhì)量帶來(lái)巨大影響，嚴(yán)重傷害地基的穩(wěn)定性。②滲透系數(shù)較低。軟土土層中蘊(yùn)含大量自由水，但是卻滲透困難，滲透系數(shù)低，因此大幅減緩了軟土路面地基的固結(jié)速度，對(duì)地基的有效應(yīng)力的增加有著巨大影響。在接觸壓力對(duì)其外部擠壓時(shí)，軟土土層中的自由水的誰(shuí)呀急劇升高，使地基的凝結(jié)壓實(shí)造成負(fù)面的效果。③泥土中顆粒的縫隙較大，自由水含量較高。軟土的產(chǎn)生一般都是經(jīng)過(guò)水流長(zhǎng)時(shí)間的沖洗、沉淀的過(guò)程。最基礎(chǔ)的特點(diǎn)就是土壤蘊(yùn)含豐富的自由水。因?yàn)楹写罅孔杂伤?，所以軟土地層的硬度非常小，在受力的情況下極易形變，淤泥的靈敏度非常高。

2　軟基路面的大孔徑鉆孔樁技術(shù)

2.1鉆孔前期的準(zhǔn)備工作和注意事項(xiàng)

使用機(jī)器進(jìn)行鉆孔工作時(shí)，首先就是對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行安裝與鉆孔操作。由于鉆孔機(jī)器其本身重量比較大，工作時(shí)會(huì)發(fā)生劇烈的顫動(dòng)，對(duì)路基產(chǎn)生巨大沖擊，但是軟土地面的承受能力又十分有限，即使鉆機(jī)本身裝備履帶可以適應(yīng)各種各不相同的地形，但是為了保障建設(shè)施工工程的順利開(kāi)展，使施工人員的生命安全得到保護(hù)，在鉆孔機(jī)器開(kāi)始正式操作前，一定要對(duì)待建設(shè)的位置進(jìn)行固定操作，增強(qiáng)軟土的承受能力，保持鉆機(jī)的穩(wěn)定性。正式施工時(shí)，鉆機(jī)的頭部以及鉆機(jī)的桅桿中部位置與防護(hù)中心位置的偏差必須小于5cm。打孔的位置必須精確，根據(jù)不同性質(zhì)的軟土使用不同的鉆機(jī)，提升工作效率，充分發(fā)揮鉆孔機(jī)器的性能，杜絕由于設(shè)備自身的毛病，導(dǎo)致延誤工期，出現(xiàn)不必要的損失現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2鉆孔施工質(zhì)量方面問(wèn)題的討論以及預(yù)防措施

（1）坍孔現(xiàn)象。鉆孔機(jī)器挖孔施工中最多見(jiàn)的毛病便是坍孔現(xiàn)象。發(fā)生坍孔現(xiàn)象后，鉆孔內(nèi)的水位會(huì)急劇下降，從鉆孔口處出現(xiàn)許多密集的氣泡，使得鉆頭難以下降開(kāi)展施工，這便是坍孔現(xiàn)象產(chǎn)生的特征。出現(xiàn)這種現(xiàn)象時(shí)，必須立即停工，快速找到解決對(duì)策。引起坍孔的主要原因有泥漿比例不符規(guī)定、水頭高度欠缺、鉆頭持續(xù)孔鉆太久或者轉(zhuǎn)速太快等。必須從以下幾個(gè)方面處理坍孔：①保證水泥、黏土的質(zhì)量達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，假使是在砂層處建設(shè)，就需選用密度大、粘性強(qiáng)的泥漿。②確保鉆孔的時(shí)候，填埋的護(hù)筒與水頭的高度達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，鉆孔結(jié)束后仍需要維持一段時(shí)間的水頭，同時(shí)往孔洞中注入混凝土。一旦出現(xiàn)坍孔，需要立即撤掉護(hù)筒，從開(kāi)始做起。如若出現(xiàn)鉆孔坍塌的問(wèn)題，必須把鉆孔鉆進(jìn)的距離與孔洞的深度做比較，從而判別是否發(fā)生坍塌。如果確定發(fā)生坍塌，就需要實(shí)施回填操作，填埋的深度必須高于坍塌的地點(diǎn)。當(dāng)一切回歸正常之后，才可以繼續(xù)施工。

圖1

（2）鉆孔的方向發(fā)生偏離現(xiàn)象。鐵路的建設(shè)施工場(chǎng)地的地形情況一般來(lái)說(shuō)都是十分復(fù)雜，假使無(wú)法讓鉆孔技術(shù)得到足夠的肯定，或者因?yàn)殂@孔機(jī)器的不合理的使用都會(huì)引起鉆孔的方向發(fā)生偏離。如果想要解決此類(lèi)事情的出現(xiàn)，首先就必須嚴(yán)厲要求鉆孔機(jī)器的組裝質(zhì)量。組裝機(jī)器時(shí)，鉆盤(pán)的頂部必須與水平面平行，立軸中軸線(xiàn)與鉆機(jī)的中心處于相同垂直平面。發(fā)動(dòng)鉆機(jī)時(shí)，必須把握好鉆桿的距離，預(yù)防鉆桿上面出現(xiàn)震動(dòng)現(xiàn)象，引起鉆桿傾斜。鉆機(jī)鉆孔時(shí)，必須對(duì)立軸、鉆機(jī)中心以及吊環(huán)中心的距離不間斷檢測(cè)，尤其是把握住在不同硬度的地層中的速度。出現(xiàn)偏離現(xiàn)象時(shí)，需要及時(shí)改正。

（3）鉆孔密封不嚴(yán)出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。當(dāng)土層出現(xiàn)水極易通過(guò)的流沙或者沙粒領(lǐng)域時(shí)，就會(huì)發(fā)生泥漿從鉆孔中側(cè)漏的現(xiàn)象。假若護(hù)筒的質(zhì)量過(guò)差、太過(guò)劣質(zhì)或者填埋護(hù)筒時(shí)沒(méi)有對(duì)土壤進(jìn)行夯實(shí)處理都會(huì)導(dǎo)致漏水現(xiàn)象的出現(xiàn)。對(duì)于這一現(xiàn)象的主要解決措施就是增加水頭的數(shù)量。

圖2

3　清洗鉆孔技術(shù)

對(duì)鉆孔進(jìn)行的清洗之前，必須確保鉆孔的內(nèi)部直徑是否符文規(guī)定，核查鉆孔深度、鉆孔方位、鉆孔的豎直度是否達(dá)到規(guī)定要求。清洗鉆孔的形式比較多，一般經(jīng)常使用的是空壓機(jī)對(duì)其進(jìn)行噴射、更換泥漿、抽取泥漿等。無(wú)論使用哪種方式對(duì)鉆孔進(jìn)行清洗都一定要維持鉆孔的水頭部位處于合適位置，預(yù)防出現(xiàn)坍孔現(xiàn)象。鉆孔清洗完畢后需要對(duì)目標(biāo)泥漿實(shí)行采樣、收集、和分析處理，保證鉆孔的每一項(xiàng)數(shù)據(jù)都符合正常作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。鉆孔清洗干凈的準(zhǔn)則是：鉆孔內(nèi)抽取出的、排放出的或者打撈出的泥漿不會(huì)出現(xiàn)2～3mm大小的固體顆粒物，水和泥漿的比例應(yīng)該不大于1.1，含砂率小于2，粘度在17～20s之間。

4　鋼筋籠的施工和混凝土的灌注技術(shù)

一般來(lái)說(shuō)鋼筋籠骨架都是通過(guò)對(duì)每一節(jié)加工之后，組合而成的，多使用大型機(jī)器對(duì)其進(jìn)行制作、加工，由工作人員調(diào)整其的方位，加固之后，通過(guò)電焊技術(shù)將其焊接在機(jī)器上，通過(guò)機(jī)器的轉(zhuǎn)動(dòng)把箍筋綁定在主筋上，這樣鋼筋骨架就制作完成了。為了預(yù)防出現(xiàn)骨架形變的發(fā)生，必須在每一道加強(qiáng)筋上安裝一個(gè)十字撐，并且其必須與主筋的直徑保持一樣。

謹(jǐn)慎操作吊裝鋼筋籠，動(dòng)作輕緩而從容，不能發(fā)生鋼筋籠和鉆孔壁發(fā)生摩擦的事故，導(dǎo)致鉆孔壁的破損。鋼筋籠做送到施工現(xiàn)場(chǎng)后，需對(duì)其進(jìn)行檢查，復(fù)合規(guī)定后，將其安裝牢固，一切就緒后，開(kāi)始往鉆孔里注入混凝土。工程質(zhì)量能否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，工程施工能否按照預(yù)期時(shí)間完工取決于混凝土本身的品質(zhì)和操作技巧。必須嚴(yán)厲把握混凝土的品質(zhì)，搭配出符合標(biāo)準(zhǔn)的混凝土材料。澆筑時(shí)必須不停歇，持續(xù)作業(yè)，不能出現(xiàn)停頓。

5　結(jié)束語(yǔ)

大孔徑鉆孔施工技術(shù)在我國(guó)鐵路軟土地區(qū)建設(shè)施工中扮演者至關(guān)重要的角色。鉆孔技藝水平的上下決定我國(guó)鐵路在軟土地區(qū)的建設(shè)工程是否可以完成預(yù)期的目標(biāo)，以及質(zhì)量達(dá)標(biāo)，是評(píng)比一個(gè)國(guó)家鐵路建設(shè)施工工程好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)大陸面積幅員遼闊，鐵路運(yùn)輸在所有交通運(yùn)輸系統(tǒng)中占有至關(guān)重要的地位。目前我國(guó)鐵路運(yùn)輸已經(jīng)取得相當(dāng)不錯(cuò)的成就，但是仍存在一些不足之處。在我國(guó)中西部地區(qū)鐵路網(wǎng)仍舊落后。相關(guān)部門(mén)與技術(shù)人員對(duì)鐵路軟土地區(qū)大孔徑鉆孔樁技術(shù)的創(chuàng)新和使用投入更多的時(shí)間與精力，一步一步改善軟土地基大孔徑鉆孔樁建設(shè)施工技術(shù)的保障方式，提高建設(shè)施工水平，增強(qiáng)建設(shè)施工的成果，簡(jiǎn)化建設(shè)施工的程序和增加國(guó)民企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益，促進(jìn)國(guó)家鐵路建設(shè)施工的發(fā)展。

［1］徐 濤.高鐵施工中軟土地基處理工藝分析［J］.河南科技，2014（04）.

［2］王宗水.淺談水中鉆孔樁施工平臺(tái)設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn)［J］.江西建材，2015（08）.

［3］鄧俊儀.小公司創(chuàng)造大奇跡——中鐵二十三局八公司渝利鐵路施工紀(jì)實(shí)［J］.建筑，2014（04）.

蔡桂勇（1983-），男，漢族，工程師，本科，畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)，主要從事鐵路和高速路基、橋梁、隧道土建部分的施工管理和技術(shù)攻關(guān)工作。

U215

A

2095-2066（2016）09-0200-02

2016-3-12