变截面挤密螺纹桩在蒙华铁路软基施工中的应用

宋玉昊

（中铁十四局集团第二工程有限公司 山东泰安 271000）

变截面挤密螺纹桩在蒙华铁路软基施工中的应用

宋玉昊

（中铁十四局集团第二工程有限公司 山东泰安 271000）

蒙华铁路MHTJ-23标段路基工程软土处理采用变截面挤密螺纹桩加固施工处理。

变截面挤密螺纹桩是目前广泛使用的长螺旋CFG桩桩体和大截面搅拌桩机进行技术改造，降低回转速度，增大回转扭矩，增设向下的加压力和起拨力，开发专用挤土钻具，实现长螺旋桩机的挤土功能而形成的一种变截面挤土桩。通过介绍螺纹桩的工艺原理和施工工艺，提出变截面挤密螺纹桩施工施工控制要点，总结其特点和优点，对相同类型的工程施工具有一定的指导意义。

铁路 软基 挤密螺纹桩 控制要点

1 工程概况

新建蒙西至华中地区铁路煤运通道土建工程MHTJ-23标二工区线路起讫里程DK1247+823.27～DK1287+298.92，全长36.825km，线路从北向南依次经过荆州开发区、江北农场、江陵县，工程内容为桥梁、路基、车站（含房建）。DK1268+450～DK1269+410.65段为软基，设计采用变截面挤密螺纹桩处理，螺纹桩桩径0.4m，桩间距1.8m～2.0m，正方形布置，加固深度15.6～21.8m。桩顶设直径1.0m、厚0.4m的圆柱形C25混凝土桩帽。本管段内螺纹桩26085根，桩径0.4m，共42.47万延米。

2 变截面挤密螺纹桩的工艺原理

变截面挤密螺纹桩是目前广泛使用的长螺旋CFG桩桩体和大截面（≥1m）搅拌桩机进行技术改造，降低回转速度，增大回转扭矩，增设向下的加压力和起拨力，开发专用挤土钻具，实现长螺旋桩机的挤土功能而形成的一种变截面挤土桩。螺纹钻头对周围土层挤压成孔、中心压灌混凝土护壁和成桩合三为一，运用“螺丝钉比钉子更牢固”的原理，通过挤土效应，使桩侧的螺纹与桩身周围土层产生紧密的“机械咬合”，满足附加应力变化规律，从根本上改善了基础桩的承载和变形性状，提高了在地震作用下的破坏力。变截面挤密螺纹桩适用于淤泥质黏土、黏土、粉质黏土、细粉砂，粒径小于20cm砂砾石层，强风化层等，不受地下水的限制，最大桩长不超过35m。

3 施工工艺

3.1 采用变截面挤密螺纹桩成孔、管内泵压混合料灌注成桩法。螺纹桩钻机见图1

3.2 施工工艺流程

场地平整→测量放样、布桩→钻机就位、调整→混凝土制备→钻进成孔→拔管泵送→钻机移位→清理桩间土、环切桩头→桩基检测→桩帽施工。工工艺流程见图2所示。

图1 螺纹桩钻机

图2 螺纹桩工艺流程图

4 施工控制要点

4.1 施工准备

（1）技术准备：施工前必须完成对施工人员的安全、技术交底培训工作，使每个操作工人都能熟练掌握施工工艺、流程等。

（2）管线处理：施工前探明施工范围内的地下管线，对其进行迁改和保护。

（3）设置临时排水沟，抽排或引排，场地内排水疏干后，挖出原地面种植土，现场堆码整齐。

（4）合理规划现场：现场水泥棚、机械停放区、运输线路、临时用电线路等要合理规划。

（5）测量准备：放线前对各控制点进行复核，确认无误后，按照设计图纸要求的布桩形式准备定出桩位，插入竹签并撒白灰定位，误差要求小于5cm。布桩形式见图3。

（6）混合料准备：混凝土拌合前要对原材料进场进行检测，按照试桩定配比拌合混凝土。

4.2 检验桩机调平机体

桩机就位，调整机身，使桩机保持水平，钻杆呈垂直状态。钻头对位后调平桩机机台，精确对位。采用吊垂法，事先已在导向杆上刻有“十”字标记，吊线与导向杆上的“十”字垂直。

4.3 桩体材料配制与输送

（1）桩体材料配制

桩体材料：桩体原材料采用碎石、石屑、粉煤灰、水泥配合而成，可按CFG桩材料配制,强度等级为C20。施工过程中，抽样做混合料试块，一个台班做一组（3块），试块尺寸为15cm×15cm×15cm，并测定28天龄期的抗压强度。混合料28天龄期标准试块抗压强度不小于20MPa。

水泥采用强度等级：采用PO42.5级及以上的普通硅酸盐水泥。

图3 螺纹桩布桩示意图

（2）桩体材料运输

桩体材料采用混凝土搅拌罐车运输，由拌和站运到达施工现场。

4.4 钻进成孔

钻孔开始时，关闭钻头阀门。在钻进成孔过程中，先慢后快，减少钻杆晃动，检查钻孔的偏差。桩机内钻杆正向回转向下钻进。1m长800mm钻头顶部嵌入土层时，拔掉800mm钻头的插销，800mm钻头固定于地表土层。钻机边钻进，孔内土体边向四周挤压，挤密，孔径为400mm。当钻头达到设计桩长设计标高时，停止钻进。桩顶原位搅拌达2min后，关闭搅拌机械。

4.5 拔管送料

启动钻机，钻杆钻头提离孔底 10cm 左右,反向回转提升，钻头叶片打开，边提升边灌注混凝土，此时桩径为250mm。提升至距离桩顶0.5倍桩长处时，提升嵌入表层土层的 400mm钻头，边提升边灌注混凝土直至桩顶，变截面在距0.5倍桩长处，桩径由250mm变成400mm，形成上大下小，桩体外侧有螺纹。

4.6 钻机移位

将粘附在桩机钻头的泥土清理干净。钻机移位到下一根桩重复以上工序，完成下一根桩施工。钻头提升地面后，钻机移位对孔，按上述步骤进行下一根桩的施工。

4.7 清理桩间土，环切桩头

桩体强度达到设计强度的70%后方能进行桩间土开挖、清理，用水准仪将设计桩顶标高打在桩身上，计算开挖深度，插入竹签并作出标记。清理时采用小型挖掘机配合人工进行，施工过程中严禁挖掘机碰撞桩头，以免造成断桩，桩周土采用人工清理干净。

桩间土清理完后，采用人工截去设计高程以下0.5m以下桩长，桩头必须采用切割机环形切割平整，不得采用暴力凿除桩头，以免造成桩头部位松动影响桩基承载力。不得造成桩顶标高以下桩体断裂和扰动桩间土。

4.8 桩基检测，设桩帽

螺纹桩桩体检测合格后，进行桩顶凿毛，在桩顶设置高0.4m、直径1.0m的现浇C25混凝土桩帽（桩顶嵌入桩帽0.1m），待螺纹桩达到强度要求后。回填土至桩帽高程处，并用小型机械压实。截桩头检测合格后，凿毛桩顶，在桩顶设置高0.4m，直径1m的现浇混凝土桩帽（桩顶嵌入桩帽0.1m，C25）。待螺纹桩达到强度要求后，回填土至桩帽高程处，并用小型机械压实。

5 结语

变截面挤密螺纹桩跟长螺旋灌注桩（CFG桩）相比可减少长螺旋施工的出土量及清理桩间土造成大面积浅部断桩的缺陷，可提高成桩质量，加快施工进度。由于不取土，成桩时挤密桩间和桩端土层，桩侧及桩端模阻力大幅提高，可提高桩的承载力及降低混凝土的充盈系数节约混凝土。直接利用螺杆作为成孔时的护壁,避免一般机械成桩坍塌的风险,有效避免混凝土浇筑过程中夹渣、缩颈、断桩等质量缺陷，成桩效率高。

变截面挤密螺纹桩在蒙华铁路软基处理中的成功应用，对于项目施工技术难点的破解，施工风险控制，保证施工安全、优质、高效施工具有重大意义，有利于对软基施工领域的技术水平提升。

[1]新建蒙西至华中地区铁路煤运通道工程荆州至岳阳段施工图设计—路基工程参考图螺纹桩加固处理设计图一

Application of Variable Cross-Section Compaction Screw Pile in Soft Subgrade Construction in Menghua Railway Project

SONG Yu-hao

(No.2 Engineering Project Co. Ltd of China Railway Fourteen Group Taian Shandong 271000)

s:In Contract No. MHTJ-23 of Menghua railway project, variable cross-section compaction screw pile method was applied to deal with the soft subgrade. The method is the developmental result of long-screw CFG pile body constructed by massive-section（≥1m）pile machine, which can produce a variable-section pile by reducing rotary speed and accelerating rotary torque to get larger down-direction pressure and pull power. This article, introducing technical principle and the method of screw pile construction, presents the key construction control points of variable-section compaction screw pile, and summarizes the properties and advantages of the construction method. It is of great significance to guide similar construction projects.

railway soft subgrade compaction screw Pile key control point

A

1673-1816(2017)02-0037-04

2016-06-29

宋玉昊（1978-），男，汉，山东泰安人，中级，研究方向线路路基工程。

名称：螺纹桩加固软土地基施工技术研究，201621909007