公路路基边坡加固中螺杆桩技术的应用

刘鹏涛

（申成路桥建设集团有限公司，河北 保定 071000）

0 引言

螺杆桩可以将螺杆桩的螺纹与土壤黏合，形成一种新的复合地基，在公路路基边坡加固中有所应用。从经济角度来看，螺旋桩由于直径较小，所使用的混凝土等材料相对于人工挖孔桩，承载力更高，经济效益更为明显。另外，螺旋桩施工的过程中噪声较小，占地面积小，对地下水的污染较小，具有更好的社会效益。

1 螺杆桩施工主要设备

1.1 螺杆桩施工机械

螺杆桩施工设备主要由螺旋桩机、混凝土搅拌机、混凝土高压泵、管道系统、混凝土泵车和导管系统等组成。某公路路基边坡地质情况复杂，采用螺杆桩技术对其进行加固处理。该螺杆桩采用国产jzu180长螺旋履带打桩机进行施工，打桩机由履带主机和螺纹钻杆组成。为保证施工时钻杆的钻升速度与转速相匹配，螺杆桩机还配备了相应的自动控制系统。

1.2 螺杆桩机主要性能参数

在施工过程中，所使用的螺杆桩机的主要参数指标如表1所示。

表1 螺杆桩机主要参数指标

表1 （续）

2 螺杆桩施工工艺

螺杆桩施工流程主要包括原地面处理、测量放线、打桩位置、找正、钻孔、起重钻头、泵送混凝土、停泵、钻头等。在螺杆桩施工之前，首先，需要对场地上的杂物进行清理，对场地进行平整，确保场地不会出现积水等情况。其次，在螺杆桩钻进的过程中，需要控制好钻进的速度，若出现钻孔无法钻进的情况，应该及时分析原因，调整施工方案。最后，待螺杆桩成孔后，及时将混凝土灌注到螺杆桩孔中，确保成孔质量。螺杆桩施工工艺参数如表2所示。

表2 螺杆桩施工工艺参数

从表2中的数据可以看出，螺杆桩施工的过程中，对桩身垂直度、钻进速度、桩头保护、混合料坍落度、桩位位置偏差、拔管速度等都提出了要求。特别是在混凝土灌注的过程中，需要对准转筒，确保钻杆位置准确，灌注后，需要做好拔管速度的控制。总之，只有严格按照以上施工参数的要求进行控制，才能确保施工质量。螺杆桩施工工艺流程如图1所示。

图1 螺杆桩工艺流程

3 螺杆桩施工要点

3.1 试桩

在采用螺杆桩正式施工之前，需要进行试桩，试验主体为8根螺旋桩。在施工现场钻出深度和口径大小相同的8根螺旋桩桩基，每根桩基的直径大小符合施工工艺参数要求。对8根螺杆桩进行承载力强度测试，在承载强度测试满足设计要求后，对螺杆桩施工工艺流程和施工技术进行总结，对施工过程和施工参数等进行优化。并且对优化后的施工工艺需要进一步进行试桩。为了检验施工方案的合理性，首先，需要对螺杆桩的各项指标进行测定，确定该8根螺杆桩所使用的混凝土量；其次，做好螺杆桩的施工质量控制，在螺杆桩钻进的过程中，应该做好钻进速度的控制。另外，待试验螺杆桩的施工满足要求后，方可进行大面积施工。最后，还需要对螺杆桩加固处理后的路基边坡强度进行测试，测定是否满足设计要求。只有施工工艺简单，施工成本低，加固效果能够达到预期，才表明此螺杆桩施工方法的科学性和合理性。

通过试桩情况，最后确定桩间距为2.3m、桩长为16m，采用等边三角形摆放螺杆桩。由于螺杆桩的横截面为螺纹形，上部为直筒形，因此设置螺杆桩的直径为0.5m，螺纹长度为10m，螺距为0.5m。

3.2 截桩头施工

按照桩间土方开挖、标高来确定截桩头的位置。通过人工+机械的方式，对桩帽周边土进行开挖作业，开挖的厚度为25cm，开挖后的土及时运离现场，避免发生二次倒运。经现场技术员对桩顶标高进行测定，使用红油漆进行标识处理，使用无齿锯截断桩头部分，清理螺杆桩桩顶端，控制好桩长。截桩头施工的过程中，需要注意以下事项：①桩帽基坑开挖、清运以及截桩头施工作业时，禁止对桩顶平面下构成严重扰动、桩身碰撞，避免发生桩身浅层断裂状况；②截桩时需要监理现场旁站，待通过质量检验后方可进行接下来的工作；③经过桩体质量检测后即可施行桩帽施工作业。

3.3 桩帽施工

在桩帽内顶面铺设双向钢筋网片，使用直径10mm的HPB300级钢筋，间距10mm，于末端放置弯钩，将钢筋保护层的厚度设定为5cm。然后对桩帽顶面标高测定，模板安装时保持接缝紧密、固定效果，在模板上通过红油漆标注桩帽顶下5cm，主要目的为确保钢筋网片设置的合理性。通过混凝土泵车泵送桩帽C30混凝土，将混凝土浇筑到桩帽顶以下，并做相应的标记处理后经振捣棒振捣密实，振捣密实收面，并于混凝土初凝后二次收光，达到桩帽面平整的要求。

在桩帽混凝土浇筑后需要进行养护处理，覆盖土工布、洒水，养护时间在1周以上，混凝土达到设计强度后可拆模。此后，做好桩间土回填，具体施工要点如下：①螺杆桩桩帽强度达到设计标准后将模板拆除，以人工+机械回填方式进行桩间土的回填作业，建议进行2次填筑，采取小型压路机压实，各层压实厚度不大于15cm；②在施工的过程经质检人员旁站监督，同时做好钻压电流、孔深及堵管等施工原始数据的记录工作；③因螺杆桩施工工程为隐蔽工程，施工后需通过监理部门确认后，方可实施下一步施工。

4 质量检测

4.1 螺杆桩施工质量检验措施

在施工检验过程中，螺杆桩的质量检验至关重要。具体检验项目及方法、要求如表3所示。

表3 螺杆桩施工的质量要求、检验数量及检验方法

表3 （续）

在达到螺杆桩的施工质量等各项要求后，需要再次进行自检以保证各项指标符合要求。

4.2 螺杆桩成桩效果检验

为了检验螺杆桩的成桩效果，需要对螺杆桩进行破坏性检测，可以采用常规的挖掘性检测，需要对施工好的试验桩进行挖掘，检查桩基处的土质是否已经形成完整的螺纹，确保螺杆桩已经与周围的土质形成了坚固的复合型地基。也可以采用机械设备对螺杆桩进行拔出，测定排出固定高度需要的机械用力大小，从而测定螺杆桩与土体的黏结程度，间接测定成孔效果。

4.3 螺杆桩桩身质量检验

螺杆桩桩身的质量可以用低应变反射波法来进行检测，工作原理主要是通过测定桩身的承载力来测定桩身是否有质量缺陷，根据承载力的变化判断桩基的质量是否满足要求。本次共测定了57根螺杆桩，低应变反射波法检测结果如表4所示。

表4 低应变反射波法检测结果

由表4可知，本次测定的57根螺杆桩中Ⅱ类桩只有1根，其他都为I类桩，测定结果表明，该项目的螺旋桩质量检验合格，都满足项目质量规定的要求。

5 结语

由于螺杆桩的主要原理是将螺杆桩的螺纹与土壤进行黏合，形成一种新的复合地基，因此，相较于其他复合桩，螺杆桩施工现场的成桩质量更高，施工速度更快。由以上工程的质量检测结果可知，共检测57根桩，其中56根为I类桩，只有1根为Ⅱ类桩，没有出现Ⅲ类桩和IV类桩，可见本工程螺杆桩采用以上施工技术和施工工艺，竣工验收达到了预期的施工效果，可为类似项目的施工提供参考。