德州东站路基螺杆桩施工技术

焦志伟

【摘 要】结合石家庄至济南客运专线SJZ-5标段德州东站路基工程DK327+053.35～DK327+580段路基软土基底采用螺杆桩进行加固、处理的施工实例，介绍了螺杆桩在高速铁路路基工程软土基底处理的相应的技术措施，保证了螺杆桩的施工质量和德州东站路基软土基底处理。

【Abstract】East Dezhou station is in Shijiazhuang to Jinan passenger dedicated line SJZ-5 section， the roadbed of DK327+053.35～DK327+580 in east Dezhou sation is soft soil foundation， in this project， the screw pile is used on reinforcement and treatment of the soft soil foundation， according to this project example， paper introduces the the corresponding technical measures for the treatment of soft soil foundation of high speed railway subgrade engineering， and the construction quality of the screw pile and the quality of the soft soil foundation treatment of Dezhou east station are guaranteed.

【关键词】螺杆桩； 软土基底处理；路基工程

【Keywords】screw pile； soft soil foundation treatment； foundation engineering

【中图分类号】U213.1 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）04-0162-03

1 概述

1.1 工程概况

石济客专德州东站路基工程DK327+053.35～DK327+580段路基软土基底采用螺杆桩进行加固。

螺杆桩按正方形布置，直杆段桩径0.4 m，桩间距2.0 m，桩长10m的4686根、15m的639根、22m的404根，总计65333m。桩体混凝土强度为C20。

1.2 地质水文情况

①地形地貌

本标段沿线地貌为冀鲁平原，属华北平原的一部分，按成因分为山前冲洪积平原和冲积平原，局部为剥蚀残丘。地形平坦，开阔，稍有起伏，德州地面高程全线最低，约为20～30m。

②工程地质特征

沿线地层属华北地层系，分布新生界第四系松散堆积层，厚度可达数百米。地层为第四系全新统人工堆积层（Q4ml）人工填筑土、冲洪积层（Q4al+pl）、冲积层（Q4al）新黄土、黏性土、粉土、砂类土，第四系上更新统冲积层（Q3al）、冲洪积层（Q3al+pl）新黄土、黏性土、粉土、砂类土和碎石类土。下伏奥陶系中统灰岩（O2）及燕山期侵入辉长岩（υ5）。

③水文地质特征

冀鲁冲洪积及冲积平原区地下水赋存于第四系松散堆积层中，地下水类型为孔隙潜水，砂砾石层局部具承压性，主要含水层为砂类土。地下水水位埋深一般在5～30m，主要由大气降水和地表水补给，以蒸发排泄为主。

④地震动参数区划

沿线地震动峰值加速度为：0.05g（地震基本烈度Ⅵ度）。

⑤土壤最大冻结深度为0.5m。

2 施工工艺

2.1 螺杆桩软基处理的优点

①施工过程中无噪音，无振动，无泥浆污染问题和弃土问题。对已施工的桩体不会造成影响。

②该技术具有强度高，效率高，沉降少，抗震性好，不受地下水影响，应用范围广，适应多种土层，而且具有工程造价低的优点。

③桩的承载力高，承载力分布均匀，桩体质量好。

2.2 施工程序和施工流程

①施工程序

施工程序为：施工准备→试桩并确定工艺参数→桩位放样→成桩→检验验收。

②施工工艺流程图

架子队施工段采用螺杆桩机进行施工，施工工艺如下图所示：

2.3 施工技术要求

2.3.1 施工准备

①核查德州东站DK327+053.35～DK327+580段地质材料，结合以上的设计参数和现场情况，选择了两组JUZ180螺杆钻桩基和6～12Mpa混凝土泵送泵。

② 按照桩体设计强度C20和耐久性要求进行混凝土的配合比试验，确定各种砼材料的现场施工用配合比。

③平整场地，清除地表耕植土和附着物，探测并改移地下管线。

④技术现场测量放样，定出控制轴线、打樁场地边界，用白灰标出每根桩的准确位置并做好相应引桩。

⑤成桩工艺试验，确定工艺和有关参数。

2.3.2 施工步骤

① 螺杆桩机就位后，通过不断校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心，确保垂直度偏差不大于1%，桩位偏差不大于5cm。螺杆桩施工顺序根据桩间距和该段地质情况采用由外及内按编号顺序进行，根据地层的渗透情况确定是否采用跳打施工，以避免因振动挤压造成相邻孔缩径或串浆。

②混凝土的拌和

混凝土按配合比进行配料，拌合时间不得少于2min。参考配合比：水泥：砂：石：粉煤灰：外加剂=320：738：1106：48：1.9（kg/m3），桩体强度等级为C20，坍落度在160～200mm之间，宜用小值。

③钻进成孔

钻进过程中严格控制钻杆下钻速度和旋转速度，使二者协调，要求钻杆旋转二周以上，螺杆钻杆下降一个螺距，形成螺杆桩的上端直线段，直杆段为桩长的1/3；钻杆旋转一周，螺杆钻杆下降一个螺距形成螺纹状，螺纹段为桩长2/3，直至设计深度。钻头至设计直线段、桩长预定标高时，在动力头停留处相应的钻机塔身做醒目标示，作为控制桩长的依据[1]。

④灌注及拔管

钻头钻至设计标高时，钻进停止并开始泵送混凝土，待钻杆内泵满混凝土后反向旋转并缓慢提升钻杆，提钻过程中，要使提升速度与旋转速度相匹配，杜绝先提钻杆后泵混凝土。钻头上提速度宜每分钟1.5～1.75m，成桩过程连续，尽力避免供料不及时。灌注成桩后，桩头做好保护，防止破坏。施工桩顶最好比设计桩顶高出50cm左右，桩长允许偏差不大于10cm，桩径允许偏差不大于2cm。

⑤移动螺杆钻机

当一根桩施工完后，钻机移动，进行下根桩的施工。施工过程中，难免将临近桩位覆盖，甚至因钻机支撑脚压在桩位旁使原标识的桩位发生移动。因此，下根桩施工时，应对桩位进行复核，确保桩位准确。

⑥截桩头

根据标高，清除保护土层，截除桩顶50cm桩头。桩顶偏差0～+20mm。因清土或截桩头时使桩体断到桩顶设计标高以下太多，必须接桩到设计桩顶标高，剔平凿毛桩顶，用相同的C20混凝土接桩，并超过桩顶200mm。

⑦回填桩间土

截桩头完成，质量检测合格后。凿毛桩顶，支立模板，浇筑C30混凝土桩帽。待螺杆桩达到强度要求后，回填至桩帽（或桩顶）高程处，并用小型机器压实，压实系数不小于0.86。

⑧桩基检测

螺杆桩桩身施工完毕，一般28天后进行检测，检测包括采用低应变法对桩身质量的检测和静荷载实验对承载力的检测，静荷载试验数量取总根数的2‰，且不小于3点，低应变检测取总桩数的10%[2]。

3 试桩和成桩检测

3.1 仪器设备

① 200t分离式油压千斤顶：1套；

②精度等级为0.4级耐震精密压力表：1块（100MPa）；

③ 沉降量观测系统：1套（大行程50mm百分表：2块）；

④ 基准钢梁：1根；

⑤ 承压板：直径0.4m圆形钢板1块；

⑥ 反力装置：压重平台1套。

3.2 试验方法

①正式加载时，由现场负责人统一指挥，将配重一次性加载至平台上，并安排专人观察上部反力荷载及周围的异常变化情况。技术和试验人员要及时点验仪表、配件、工具、记录资料是否齐全。

②本试验采用慢速维持荷载法。反力装置采用堆载反力装置。桩的最大预估承载力荷载分为8级施加。用一台千斤顶逐级加载，待该级荷载达到相对稳定后，再加下一级荷载，等量递增至预估设计荷载的2倍。

③沉降测读及稳定标准。每级加载后，每隔5、10、15min各测读一次桩顶沉降量，以后每隔15nin后测一次，累计1h后每隔0.5h测读一次。在每级荷载作用下，桩顶沉降速度不超过0.1mm/h，并连续出现2次。当桩顶沉降量速率达到相对稳定标准时，再施加下一级荷载。

④卸载：每级卸载量为每级加载量的双倍。每级卸载后15min测读一次残余沉降，读两次后，30min再试一次，再卸下一级荷载。全卸载完后，读取桩顶残余沉降量，维持时间为3h，测前读时间为第15min、30min，以后每隔30min测读一次。

⑤当以下情况有一个出现时，试验就可终止：

a桩顶沉降量在某级荷载作用下大于前一级荷载作用下沉降量的5倍时。

b桩顶沉降量在某级荷载作用下大于前一级荷载作用下沉降量的2倍时，且经24h尚未相对稳定。

c 已达到设计要求的最大加载量。

d 当工程桩作锚桩时，锚桩的上拔量已达到允许值。

e 当荷载-沉降曲线呈缓变形时，可加载至桩的总沉降量60～80mm；在特殊情况下，可根据具体要求加载至桩的累计沉降量超過80m。

3.3 试验资料整理和单桩竖向抗压承载力特征值的确定

① 本次试验最大加载压力为840kN，将原始资料整理成试验结果汇总表，并绘制Q-s曲线，s-lgt曲线和s-lgQ曲线。

②单桩竖向抗压承载力特征值的确定：

根据《铁路工程基桩检测技术规范》（TB10218-2008）规定，本次试验桩的3根桩，在检测过程中无异常情况发生，Q-S曲线平缓光滑，因为桩顶最大沉降量为40mm，因此取本次试验最大加载压力为单桩竖向抗压极限承载力，取极限承载力的一半为单桩竖向抗压承载力特征值，即420kN。

③结论

本次检测的新建石家庄至济南铁路客运专线DK327+053.35-DK327+580里程3-根螺杆桩单桩竖向抗压承载力特征值均满足设计要求 。

4 结语

螺杆桩施工技术在德州东站的路基工程软土基底处理上得到成功的应用，在德州东站站场和部分区间路基施工的施工质量、工期和成本效益控制上发挥了积极的作用。

【参考文献】

【1】刘静. 三明南站螺杆桩试桩施工技术[J]. 河北企业， 2015（5）：133-135.

【2】刘世安. 铁路路基螺杆桩加固地基机理及施工技术[J]. 价值工程， 2014（12）：91-92.