浅谈螺杆桩施工控制要点

摘 要：铁路建设过程中路基工程软基处理是确保路基沉降稳定的关键，尤其在高速铁路的建设中。合理地选择软基处理类型，既能提高生产效率、加快施工进度、确保施工质量，又能节约成本、减少工程投资。新建郑徐铁路客运专线ZXZQ07标永城北站路基工程的部分软基段落采取的是螺杆桩进行加固处理。通过对螺杆桩桩型的施工工艺进行描述，为类似铁路施工软基的处理提供一些参考。

关键词：软基处理；螺杆桩；施工工艺；钻机

中图分类号：TU753.3 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）14-0074-02

1 工程概况

对郑徐客运专线永城北站路基工程DK279+941.0～DK281+464.11部分路基段进行螺杆桩软基处理。依据郑徐客运专线软基处理设计文件、《铁路工程地基处理技术规程》（TB 10106—2010）和《铁路工程基桩检测技术规程》（TB 10218—2008）编制方案和确定施工工艺，并进行现场施工。

2 工程地质和水文条件

2.1 地形、地貌

郑徐客运专线永城北站路基工程地处黄淮冲击平原区，地势平坦、开阔，多辟为农田、林地、果园、鱼塘等，道路交通纵横交错，交通便利。

2.2 地层岩性

表层为Q4eol粉土，呈褐黄色，局部饱和，稍密，层厚1.5～5.5 m；局部为淤泥质黏土，流塑，厚0～2.7 m；粉质黏土，软塑，厚0～5.3 m。下面为Q4al粉质黏土，软-硬塑；粉砂，稍密-中实；中、细砂稍实。再下为Q3al粉质粘土层，可塑-硬塑。下伏奥陶系泥质灰岩，深灰色，弱风化，节理裂隙发育。具体布置详见地质报告。

2.3 特殊地质、不良地质

软土和松软土：工点范围内，第（2）2-1淤泥质黏土、（2）3-2层软塑黏性土、（2）4-2层粉土和粉砂层均为松软土层，其结构松软、压缩性较高、强度低、工程特性差，易产生过大、不均匀的沉降。

水文地质条件：地下水的主要类型为孔隙潜水，其局部具有一定的承压性；砂土的透水性好；地下水由大气降水、地表水渗入补给，水量较丰富，且具有明显的动态变化特征——随着季节和降水量的变化而变化。

3 施工工艺控制

3.1 施工准备

施工准备包括：①依据设计图纸核查地质情况，比对技术参数，并优选机械设备和施工方法。②按照设计技术参数的要求选择适合螺杆桩混凝土的施工配合比。③做好“三通一平”准备工作，钻机平台必须坚固不沉降，防止钻机倾覆。在施工期间，要做好地下管线等特殊构造物的保护工作。④按照设计桩位实地放样，并进行复核，确保螺杆桩桩位满足设计要求和验标要求。⑤施工前先进行螺杆桩工艺试验，总结施工方法和资源配置情况，给正式施工桩体提供依据。

3.2 材料要求

施工材料要求为：①桩体粗骨料采用碎石，料径一般为5～25 mm；细骨料应选用干净的中粗砂，含泥量要小于5%，砂率要控制在40%～50%.②水泥应选用合格的普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，标号PO42.5级。在施工前，需将原材料送至检测中心进行化验和做混合料的配合比试验。③施工采用C35混凝土，塌落度为180～220 mm。

3.3 工艺流程

螺杆桩的施工顺序为：测量放线→钻机就位调平→钻进成孔→至设计标高停钻→泵送混凝土、提钻→至设计标高停泵→提钻至孔口→成桩、验收。

3.4 螺杆桩工艺

螺杆桩是一种“上部为圆柱型，下部为螺丝型”的组合式地基加固桩，使用钻机、钻具旋转挤压土体成孔，使管内泵压细石与混凝土成桩。采用变截面的构造形状，符合附加应力的分布规律、应力分担比和刚度变化的要求，调整了土体与桩之间的作用。具体来说，提高了桩侧土体的应力分担比和应力扩散度，减少了桩端荷载，使桩身受力与土体受力协调一致。

螺杆桩的施工步骤和注意事项如下：①桩机就位。按照测量放线的位置将桩机就位，桩位偏差不大于5 cm。桩的施工顺序应从中间向四周进行，同时，根据桩的规格，宜先长后短进行施工。采取间隔跳打的施工方式，以防桩孔间窜浆。②对中调平。桩机就位后对其进行调平和稳固，确保成孔垂直度偏差不大于1%. ③钻孔深度。按照地面标高和设计桩底标高计算出钻孔深度，在钻机钻过程中，应适时进行监控测量，避免超钻。根据螺杆桩桩体形状的特殊性和工艺试验所总结出的钻进速度与下钻速度的比例关系，在钻进过程中，应严格控制钻孔速度，确保成桩时螺纹段和圆柱段合格。④当钻机钻进的深度达到设计孔深时停止钻进，同时准备好灌注用的混凝土。将管道混凝土罐车与钻机灌注孔紧密连接，然后提升钻头并注入混凝土。按照工艺试验结果，要注意混凝土泵入速度与钻头提升速度的比例，确保孔内混凝土完全充填密实，避免因混凝土泵送过快而埋入钻头，进而破坏混凝土泵机或孔壁。⑤停泵。当钻机钻头提升至桩体虚桩头位置时停止泵送混凝土，并准备提升钻头。⑥提出钻头。提出钻头时必须放缓速度，避免因速度过快而破坏孔壁。将大的土块或石块放入孔内与混凝土掺和在一起，避免因速度过快而影响桩头的质量或损坏钻头。⑦成桩，准备下一循环作业。⑧尽量按照设计桩位间隔施工，避免孔位相邻过近而造成扰动，进而破坏混凝土的初凝强度。⑨混合料的搅拌和运输。混合料搅拌采用砼集中拌和，各种原材料按施工单位抽样数量的20%进行检验或10%进行平行试验。按照配合比进行配料，将每盘料的搅拌时间控制在120 s左右，并将混合料的塌落度控制在180～220 mm之间。

4 螺杆桩施工的质量控制

螺杆桩施工的质量控制包括以下几点：①按照工艺试验已定参数，做好详细的总结并指导现场施工，同时在施工过程中要时刻注意检查螺杆桩施工工艺的变化和机械设备的性能。取出钻渣样品与设计图纸的地质情况进行核对，如果不相符，则要立即停止施工，并向设计单位汇报，然后采取相应的措施。按照设计要求和规范要求进行试桩。②将设计图纸桩位布置、桩体数量和桩间距作为施工依据，禁止随意调整。③螺杆桩桩体的长度、桩头顶标高和桩径必须满足设计和相关验标的要求。④在桩体施工过程中，要及时制作混凝土试件，然后进行后期的强度检测。按照相关要求确定试件数量，一般情况下，每个工作班都应制作1组。当龄期达到28 d时，清除桩头和周边土体，并进行单桩和复合地基承载力试验，相关结果要满足设计要求和规范要求。⑤混凝土拌和设备的性能关系到混凝土的质量，因此要采用强制式拌和机进行拌制。⑥按照工艺试验参数对桩体施工配合比进行适时的调整，确保粉料掺和量和出机塌落度满足设计要求和验标要求，并经过现场监理确认同意后方可实施。⑦在清除桩头周边的土时必须小心谨慎，以免扰动桩身和土体而破坏桩体质量。⑧在施工过程中，必须及时清除钻渣，并制订环境保护措施。⑨螺杆桩施工的全过程必须由专职质检工程师进行监督，记录相关技术参数，确保桩体质量合格。⑩施工过程中的每道工序施工结束后，必须自检合格后报请现场监理工程师进行检验，合格后再进行下道工序，同时还要做好检验批签认工作。

5 结束语

软基处理是铁路建设中经常遇到的内容。合理选择软基处理类型，对该项目的施工质量控制、路基沉降变形控制和成本控制有着十分重要的作用。

作者简介：李业兴（1981—），男， 2006年毕业于成都理工大学土木工程专业。

〔编辑：王霞〕

Abstract： Railway construction projects during the soft ground embankment subgrade settlement process are key to ensuring stability， especially in the high-speed railway construction. Reasonable choice of soft foundation treatment type， both to improve production efficiency， accelerate the construction schedule， to ensure the construction quality， but also cost savings， reduce engineering investment. Part of the soft ground paragraphs New Zhengzhou to Xuzhou total length of railway passenger line ZXZQ07 standard roadbed project north of the station is to take the screw pile reinforcement. Through the construction process of the screw pile type described， to provide some reference for similar soft ground railway construction process.

Key words： soft foundation treatment； screw piles； construction technology； rig