雷保珂 （中鐵十六局集團(tuán)第五工程有限公司，河北 唐山 064000）

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

1.1 工程概況

新建銀西鐵路吳忠至銀川客專(zhuān)鐵路第三標(biāo)，線(xiàn)路起止里程為DK599+587.08～DK639+150，長(zhǎng)度39.563km。本標(biāo)段施工范圍線(xiàn)路總長(zhǎng)度25.748km，其中黃河?xùn)|岸線(xiàn)路總長(zhǎng)9774.51m，黃河西岸線(xiàn)路總長(zhǎng)15973.59m。經(jīng)分析DK604+206.5～DK604+800、DK606+010～DK 606+180、DK623+174.39-DK626+232.14（涵洞/箱形橋除外）段地基工后沉降不滿(mǎn)足無(wú)砟軌道的鋪設(shè)要求，故需采用螺桿灌注樁予以地基處理。

1.2 地質(zhì)情況

銀川至吳忠段發(fā)育的不良地質(zhì)主要有滑坡和錯(cuò)落、泥石流和地震液化等；特殊巖土主要為濕陷性黃土、膨脹土、軟土及松軟土。不良地質(zhì)和特殊巖土在段內(nèi)不均勻分布，主要特征如下：①靈武至機(jī)場(chǎng)段沖溝發(fā)育，且其沖溝溝谷縱坡較大，溝谷中堆積了較多第四系松散堆積層；②黃河沖積平原區(qū)部分路段位于地震基本烈度八度區(qū)，地下水位高；據(jù)收集的太中銀竣工圖資料及本次勘察，地下20m范圍內(nèi)的飽和粉細(xì)砂及粉土為地震可液化層；③沿線(xiàn)黃土地層廣泛分布，主要為黏質(zhì)黃土、砂質(zhì)黃土，結(jié)構(gòu)疏松，多孔隙；④軟土及松軟土主要分布于黃河沖洪積平原及沿線(xiàn)大型沖溝溝谷中，多呈透鏡體分布，巖性多為飽和軟黃土、流塑-軟塑的粉質(zhì)黏土，以松軟土為主。

1.3 技術(shù)要求

①本標(biāo)段螺桿灌注樁加固范圍，須大于基底寬度，且路堤應(yīng)加固至填方坡腳。②采用正三角形布置，樁徑0.4m，樁長(zhǎng)10～21m。③按各工點(diǎn)設(shè)計(jì)施工，螺桿樁樁頂設(shè)C25混凝土樁帽，墊層采用未風(fēng)化的干凈且級(jí)配良好的砂礫石或碎石，其最大粒徑不得大于3cm，含泥量不得大于5%。墊層內(nèi)鋪設(shè)一層高強(qiáng)度土工格柵（極限抗拉強(qiáng)度不得小于200kN/m，延伸率≤10%）。④樁體原材料采用水泥、碎石、石屑、粉煤灰配合而成，樁身水泥采用P.O42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，摻加優(yōu)質(zhì)粉煤灰，粉煤灰摻量為70～90kg/m3。⑤施工過(guò)程中，抽樣做混合料試塊，并測(cè)定28天齡期標(biāo)準(zhǔn)試塊抗壓強(qiáng)度不小于15MPa。

2 螺桿灌注樁施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 工藝流程

螺桿灌注樁施工工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 螺桿樁灌注示意圖

2.2 施工準(zhǔn)備

①前期準(zhǔn)備。組織相應(yīng)技術(shù)人員召開(kāi)圖紙會(huì)審專(zhuān)題會(huì)，并根據(jù)圖紙會(huì)審結(jié)果向施工班組施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，做好樁基工程施工圖紙及圖紙會(huì)審記錄，同時(shí)，根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，熟悉施工區(qū)域及鄰近范圍內(nèi)的地下障礙物情況。

②場(chǎng)地平整。做好施工場(chǎng)地區(qū)域內(nèi)的“三通一平”工作，對(duì)施工場(chǎng)地做好排水疏干、硬化整平，將影響施工的地表植物及根系挖除干凈并整平，同時(shí)，將施工場(chǎng)地內(nèi)影響施工的障礙物予以徹底清理，以便于后期設(shè)備能夠順利進(jìn)場(chǎng)施工。

③測(cè)量放樣。螺桿鉆機(jī)就位施鉆前，相應(yīng)人員應(yīng)進(jìn)行螺桿灌注樁施工樁位布設(shè)圖的繪制，詳細(xì)標(biāo)注樁位編號(hào)。然后，依照樁位布設(shè)圖、施組設(shè)計(jì)，并借助經(jīng)緯儀等設(shè)備進(jìn)行測(cè)量放樣，將各個(gè)樁位測(cè)放到施工現(xiàn)場(chǎng)，并布設(shè)控制點(diǎn)，以便后期施工時(shí)對(duì)所放樁位點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)校核。施工中，為防止樁基施工而導(dǎo)致的樁位點(diǎn)移動(dòng)，務(wù)須做好實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以確保樁位點(diǎn)精準(zhǔn)有效。

④材料準(zhǔn)備。施工前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求并結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，由試驗(yàn)室進(jìn)行混凝土配比試驗(yàn)，選擇合理的配比，并在后期施工中嚴(yán)格依照確定的配比進(jìn)行混凝土混合料的拌制。

⑤機(jī)械準(zhǔn)備。結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際明確施工用機(jī)械設(shè)備與配套設(shè)備，合理選擇混凝土攪拌機(jī)、運(yùn)輸罐車(chē)等設(shè)備型號(hào)與數(shù)量，該項(xiàng)目施工中主要用到的機(jī)械設(shè)備包括螺桿樁鉆機(jī)、混凝土輸送泵、吊車(chē)、振動(dòng)錘等。

⑥試樁工藝。螺桿灌注樁大面積正式施工前，應(yīng)選擇代表性較強(qiáng)的地段進(jìn)行試樁，以確定混凝土配比、坍落度、混凝土泵送量、拔管速度等參數(shù)。試樁試驗(yàn)滿(mǎn)足相關(guān)工藝要求后，即可開(kāi)展正式的樁基施工。

2.3 鉆機(jī)就位

將螺桿樁鉆機(jī)就位，就位時(shí)應(yīng)確保鉆機(jī)機(jī)身平穩(wěn)，無(wú)傾斜、無(wú)位移等不良情況，并確保施工區(qū)域內(nèi)地基承載力滿(mǎn)足樁機(jī)的承載力要求，如若地基承載性能較差，可于鉆機(jī)下墊設(shè)鋼板以提升地基承載力，確保樁機(jī)的平穩(wěn)性[1]。鉆機(jī)穩(wěn)定后，調(diào)整鉆頭中心對(duì)準(zhǔn)樁心點(diǎn)，并借助水平尺與垂球雙向把控對(duì)鉆機(jī)中心與鉆桿垂直度，確保鉆機(jī)嚴(yán)格對(duì)正，垂直度偏差＜0.5%，鉆桿下端與地面距離10～20cm，對(duì)準(zhǔn)樁位壓入土中，確保樁中心偏差不得超過(guò)規(guī)范及設(shè)計(jì)的允許偏差。鉆頭對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志樁后，用經(jīng)緯儀或垂球法在相互垂直的兩個(gè)方向，將鉆桿或挺桿調(diào)至設(shè)計(jì)角度，并控制垂直度為1%樁長(zhǎng)。

2.4 鉆進(jìn)成孔

①正式鉆孔前，應(yīng)將鉆頭閥門(mén)關(guān)閉，移動(dòng)鉆桿至鉆頭與地面接觸后時(shí)啟動(dòng)馬達(dá)實(shí)施鉆進(jìn)，鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)按照“先慢后快”的原則，不僅能夠減少快速鉆進(jìn)而導(dǎo)致的鉆桿搖晃減少鉆進(jìn)偏差，而且便于對(duì)鉆進(jìn)時(shí)出現(xiàn)的偏差進(jìn)行檢查[2]。鉆進(jìn)過(guò)程中，如若鉆桿搖晃幅度較大或鉆進(jìn)較為困難時(shí)，應(yīng)及時(shí)放慢鉆進(jìn)速度。②鉆進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)控制樁機(jī)自控系統(tǒng)使鉆桿旋轉(zhuǎn)速度與下降速度保持匹配，即鉆桿旋轉(zhuǎn)一周，下降或提升一個(gè)螺距，直至鉆至螺桿樁設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)深度后停鉆。

2.5 泵送混凝土

鉆機(jī)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)的深度后，即螺桿樁成孔深度滿(mǎn)足樁基設(shè)計(jì)的要求后，停鉆并采用混凝土輸送泵通過(guò)鉆機(jī)鉆頭中心的混凝土輸送孔將混凝土泵送至孔樁內(nèi)，此時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確掌握提拔鉆桿時(shí)間，待泵送混凝土充滿(mǎn)鉆桿的芯管后，反向旋轉(zhuǎn)螺桿樁機(jī)提升鉆桿，邊提升、邊泵送混凝土，鉆桿提升的過(guò)程中須嚴(yán)格控制確保鉆桿旋轉(zhuǎn)速度與提升速度保持匹配，并確?；炷粱旌狭媳盟土繎?yīng)與拔管速度相配合，并控制樁孔內(nèi)混凝土灌注高度與鉆頭距離應(yīng)＜20cm，以確保泵送混凝土能夠快速將螺紋段樁孔空間填充密實(shí)[3]。此時(shí)，在螺桿樁機(jī)鉆桿提升至螺紋段頂與直桿段底的設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，鉆桿再次正向旋轉(zhuǎn)或直接向上提升以形成圓柱的直桿段空間，同時(shí)高壓泵送混凝土將圓柱直桿段空間填充密實(shí)，提升至距樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高一定高度時(shí)停止泵送，用鉆桿芯管內(nèi)剩余的混凝土灌注至設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后將鉆機(jī)提出孔口并移機(jī)至下一樁位。

2.6 樁間土清理

采用小型機(jī)具配合人工將樁間土清理干凈，并采用專(zhuān)用切割機(jī)械將樁頭截除，嚴(yán)禁人工進(jìn)行鑿除，樁頂偏差應(yīng)控制0～±2cm。清土和截樁的過(guò)程中，須小心謹(jǐn)慎，以免造成設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高以下樁身斷裂和樁間土發(fā)生擾動(dòng)。

2.7 樁基檢測(cè)

圖2 螺桿樁灌注示意圖

①樁身完整性：采用低應(yīng)變動(dòng)力試驗(yàn)對(duì)樁身完整性進(jìn)行檢測(cè)。②樁基承載力：采用單樁靜載試驗(yàn)對(duì)樁基豎向承載力進(jìn)行檢測(cè)，復(fù)合地基檢測(cè)應(yīng)采用單樁承載力與復(fù)合地基載荷試驗(yàn)。③樁身情況檢測(cè)：對(duì)于軟土地基或樁長(zhǎng)＞15m時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行鉆孔取芯試驗(yàn)對(duì)樁基長(zhǎng)度、混凝土強(qiáng)度、持力層情況等進(jìn)行檢測(cè)。成樁過(guò)程中，每臺(tái)機(jī)械一個(gè)臺(tái)班做一組共3塊混凝土混合料試塊，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)并測(cè)定28d抗壓強(qiáng)度。④樁間土檢測(cè)：施工后取樁間土做室內(nèi)土工試驗(yàn)，檢查土的物理力學(xué)指標(biāo)變化，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行靜力觸探與標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，然后與地基處理前進(jìn)行比較。

3 高速鐵路螺桿灌注樁施工質(zhì)量控制

3.1 成孔質(zhì)量控制

①螺桿樁鉆進(jìn)需穿越老粘土、較厚砂土、碎石土以及塑眭＞25的粘土?xí)r，應(yīng)先試鉆[4]。②樁機(jī)就位后鉆進(jìn)前，應(yīng)先檢查確保鉆頭與樁位偏差應(yīng)＜2cm，與地面接觸時(shí)應(yīng)緩慢鉆進(jìn)。③鉆進(jìn)過(guò)程中，發(fā)生卡鉆、晃動(dòng)嚴(yán)重、鉆桿傾斜或異響嚴(yán)重，應(yīng)立即停鉆查看，并在確保無(wú)誤后繼續(xù)施鉆。

3.2 混凝土工程質(zhì)量控制

3.2.1 混凝土配比質(zhì)量控制

①根據(jù)樁身混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，應(yīng)先試驗(yàn)確定混凝土配比，泵送混凝土坍落度約16～20cm；初凝時(shí)間＞6h；②水泥宜選用強(qiáng)度較好的P·O42.5水泥，用量應(yīng)＞300kg/m3；③適量摻加粉煤灰與外加劑，確保混凝土良好的泵送性、流動(dòng)性；④對(duì)于樁徑為40～60cm時(shí)，粗骨料宜選用粒徑＜16mm的卵石或碎石。

3.2.2 混凝土灌注質(zhì)量控制

①泵送混凝土設(shè)備應(yīng)根據(jù)樁徑予以合理選擇，混凝土輸送泵位置應(yīng)根據(jù)鉆機(jī)位置合理布置，兩者相差應(yīng)＜60m以盡量減少?gòu)澋溃虎谑妆P(pán)混凝土泵送前，應(yīng)先用清水對(duì)管理進(jìn)行沖洗，再泵送適量水泥砂漿進(jìn)行潤(rùn)滑，以便于后期混凝土能夠順利泵送；③混凝土泵送應(yīng)確保連續(xù)性不得間斷，鉆機(jī)移位時(shí)應(yīng)連續(xù)攪拌料斗內(nèi)混凝土料，以避免出現(xiàn)離析；④混凝土輸送泵須盡量保持水平，泵送距離較遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)將泵管下方騰空部位墊實(shí)；⑤外界氣溫＞30℃時(shí)，須采用隔熱材料覆蓋輸送泵，并予以灑水濕潤(rùn)，以免管內(nèi)混凝土失水發(fā)生離析而堵管；⑥鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高泵送混凝土?xí)r，首次灌注應(yīng)暫停加壓10～20s，以確保樁底灌注的密實(shí)性；⑦通過(guò)螺桿樁機(jī)的自控系統(tǒng)，控制鉆桿勻速提升，提桿速度應(yīng)與混凝土混合料泵送速度相配合，遇到飽和砂土或飽和粉土層，不得停泵待料；⑧螺桿樁混凝土的充盈系數(shù)應(yīng)控制為1.02～1.20，樁頂混凝土超灌高度應(yīng)＜30～50cm；⑨樁孔灌注完成后，應(yīng)及時(shí)清理鉆桿及軟管內(nèi)殘余混凝土，并用清水對(duì)鉆桿、泵送管以及輸送泵予以徹底清洗；⑩泵送過(guò)程中，應(yīng)對(duì)泵送管道的密封性進(jìn)行隨時(shí)檢查，防止漏水而導(dǎo)致局部坍落度損失。

3.3 樁基檢測(cè)質(zhì)量控制

①樁身完整性抽檢率為樁數(shù)的10%，且不小于3根；②單樁靜載承載力檢測(cè)及復(fù)合地基承載力檢測(cè)數(shù)量為總數(shù)的2‰，且每工點(diǎn)不少于3根；③鉆孔取芯試驗(yàn)抽檢率為樁數(shù)的0.2%，且每工點(diǎn)不少于3根，鉆芯取樣應(yīng)確保均勻性，即在轉(zhuǎn)身上、中、下取不同深度的不小于3個(gè)試樣做抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

較以往單純的沉管灌注樁、螺紋灌注樁等施作工藝而言，螺桿灌注樁的力學(xué)性能更優(yōu)、經(jīng)濟(jì)效益更好、更加綠色環(huán)保，因而于地基加固處治項(xiàng)目中極具實(shí)踐推廣運(yùn)用價(jià)值。但因其研發(fā)應(yīng)用時(shí)日尚短、成樁工藝較為特殊、結(jié)構(gòu)受力較為復(fù)雜等原因，其施作工藝與設(shè)計(jì)理論等仍具有一定的優(yōu)化與完善空間。