城际铁路复杂地质条件下钻孔灌注桩施工技术研究

王永超

［摘 要］城际铁路是现代交通建设中的重要组成部分，是连接相邻城市或城市群、城市带内部各个城市之间的高速铁路。城际高铁是采用高速铁路等级標准设计建造的城际铁路，同时拥有高速铁路和城际铁路的特性，铁路线上主要运行高速城际列车，用于联络附近城市，属于一种快速轨道交通模式，能大幅缩短城际旅途时间。城际铁路在城市里受建筑物等因素影响，一般采用地下隧道和车站模式，所以在城市里进行城际轨道深基坑施工技术研究就显得尤为重要，其中钻孔灌注桩是城际铁路建设中的重要施工技术。然而，在复杂的地质条件下进行钻孔灌注桩的施工，需要特别注意多方面的问题，如钻孔灌注桩的设计、施工设备的选择、施工方法的优化等。本文介绍了城际铁路复杂地质条件下钻孔灌注桩施工技术的相关理论和实践经验，包括钻孔灌注桩施工前的勘察与设计、施工过程中的机械选择和施工方法的选择，以及施工后的质量控制等内容。本文还分析了不同地质条件下钻孔灌注桩施工的难点和解决方案，并结合实际案例进行了详细的阐述。

［关键词］城际铁路；钻孔灌注桩；地质条件；施工技术；质量控制

［中图分类号］TU9文献标志码：A

城际铁路作为现代交通建设的重要组成部分，已经得到了广泛的关注。随着城际铁路的不断建设和发展，钻孔灌注桩作为城际铁路建设中的一种常用施工技术，也越来越受到重视。钻孔灌注桩具有施工方便、承载能力大、耐久性好等优点，在城际铁路建设中有着广泛的应用。然而，在复杂的地质条件下进行钻孔灌注桩的施工，需要特别注意多方面的问题。如何根据具体的地质条件设计合适的钻孔灌注桩结构，如何选择合适的施工设备和施工方法，如何保证施工质量等，都是需要认真研究和解决的问题。本文将探讨城际铁路复杂地质条件下的钻孔灌注桩施工技术，旨在为相关从业人员提供一定的理论指导和实践经验，提高钻孔灌注桩施工的质量和效率。

1 钻孔灌注桩施工前的勘察与设计

钻孔灌注桩施工前的勘察与设计是钻孔灌注桩施工的重要环节。通过对地质、地貌、水文、气象等方面的勘察，确定钻孔灌注桩的选址、尺寸和深度等参数，为施工提供可靠的依据和保障。在勘察过程中，需要对钻孔灌注桩的施工区域进行详细的地质勘察和土壤测试［1］。通过对土壤的颜色、质地、含水量、压缩性、黏聚性、稳定性等方面的测试，确定钻孔灌注桩的设计参数，如钻孔的直径和深度、灌注混凝土的配合比、灌注孔间距、灌注孔位置和施工工艺等。此外，在勘察和设计过程中，还需要考虑到地质灾害、地下水位、地面荷载等因素的影响，采取相应的防护和措施。例如：在地下水位较高的区域，需要采取抽水措施，降低地下水位的影响；在地质灾害较为严重的区域，需要采取特殊的处理措施，保证钻孔灌注桩的施工安全和质量。

2 施工设备和施工方法的选择

2.1 施工设备的选择

在城际铁路在复杂地质条件下的钻孔灌注桩施工中，选择合适的施工设备是确保施工质量和进度的重要保障。

第一，钻机是钻孔灌注桩施工的核心设备，主要负责钻孔和注浆。钻机的选择应根据钻孔直径、深度、地质条件等因素进行综合考虑。钻孔直径大于1米时，应选择大型液压钻机；钻孔深度大于20米时，应选择具备长钻杆的钻机；当地质条件复杂时，应选择具备较强适应性的全液压钻机［2］。

第二，泵车是将混凝土输送到钻孔内的主要设备。其选择应根据混凝土的质量和配比、泵送距离、工地条件等因素进行综合考虑。当混凝土配比要求较高时，应选择具备较高排量和压力的大型泵车；当泵送距离较远或存在地形障碍时，应选择具备较高泵送距离和爬坡能力的泵车。

第三，立柱式起重机是城际铁路在复杂地质条件下的钻孔灌注桩施工中的重要设备之一，主要用于吊装和安装钻机、钻杆、钢筋和钢模板等。其选择应根据施工场地、起重量和高度等因素进行综合考虑。当施工场地较为狭窄时，应选择尺寸较小的立柱式起重机；当吊装钢模板等重量较大的物品时，应选择起重量较高的起重机。

第四，施工平台是城际铁路在复杂地质条件下钻孔灌注桩施工中的必要设备，主要用于工人的施工和作业。其选择应根据施工场地、工作高度、承载能力等因素进行综合考虑。当施工场地较为狭窄时，应选择尺寸较小的施工平台；当工作高度较高或承载物重量较大时，应选择承载能力较高的施工平台。

第五，城际铁路在复杂地质条件下的钻孔灌注桩施工中，监测设备是非常重要的一环，能够帮助工程师及时掌握钻孔灌注桩施工的质量状况，及时发现并解决问题。常用的监测设备包括测斜仪、位移计、应变计、超声波探伤仪等。监测设备的选择应根据施工要求和监测需求进行综合考虑。

2.2 施工方法的选择

城际铁路在复杂地质条件下的钻孔灌注桩施工方法的选择，是保证施工质量和效率的关键。常见的施工方法包括常规施工法、重力灌注法、压力灌注法、回转钻进法等［3］。

第一，常规施工法是最常见的钻孔灌注桩施工方法，其特点是施工简单、易掌握、经济实用。常规施工法使用钻机进行钻孔，然后将混凝土通过管道泵送至孔内。在施工过程中，应注意管道布置的合理性、混凝土坍落度的控制、振捣的力度和时间等问题。

第二，重力灌注法是一种无压力泵送混凝土的灌注方式，其原理是利用混凝土自身重力将混凝土从料斗中流入孔内。重力灌注法在施工时需要考虑混凝土的坍落度、施工高度、施工速度等因素，同时应根据地质条件确定灌注深度和孔径。

第三，压力灌注法是一种利用高压泵将混凝土压入孔内的灌注方式，其特点是施工速度快、施工效率高、混凝土坍落度可控。压力灌注法在施工时需要注意混凝土的配合比、泵送距离、孔径等因素，同时应注意高压泵的工作压力、泵送速度等问题。

第四，回转钻进法是一种利用钻机进行钻孔和灌注的方法，其特点是施工速度快、灌注质量高，适用于复杂地质条件下的施工。回转钻进法在施工时需要注意钻孔的质量和精度、混凝土的坍落度和配合比、振捣的力度和时间等问题。

3 施工后的质量控制

3.1 施工质量控制

施工质量控制是钻孔灌注桩施工中非常重要的一环，其目的是保证施工质量，满足设计要求，延长使用寿命，避免事故发生。施工质量控制主要包括以下方面。

第一，勘察与设计质量控制。在施工前，应进行充分的勘察和设计，确定孔径、孔深、灌注深度、混凝土配合比等关键参数，确保施工过程中能够按照设计要求进行施工。勘察和设计阶段的质量控制是施工质量控制的基础。

第二，施工过程质量控制。施工过程中应按照设计要求和规范进行施工，注意控制混凝土的坍落度、振捣力度和时间等参数，保证灌注桩的强度和稳定性。同时，应注意施工过程中的安全问题，采取相应的安全措施。

第三，施工现场质量控制。施工现场应设立专门的质量控制岗位，对施工过程进行全程监督和检验，及时发现和纠正施工中存在的质量问题，确保施工质量。

第四，施工质量验收。施工完成后，应进行质量验收，确保施工质量符合设计要求和规范。验收内容包括孔径、孔深、灌注深度、混凝土配合比、强度和稳定性等参数，如果发现问题应及时予以整改和修补。

第五，质量管理和追踪。施工完成后，应建立质量档案和追踪管理系统，对施工质量进行长期跟踪和管理，及时发现并解决施工中存在的问题，确保钻孔灌注桩的安全和稳定性。

3.2 施工安全控制

钻孔灌注桩施工是一项高风险的作业，需要加强安全控制。在施工过程中，安全是至关重要的，任何一点疏漏都有可能引发事故，造成不可预测的后果。因此，施工安全控制是必须严格遵守的程序。

第一，安全教育和培训。在施工前，必须对所有从事施工的工人进行安全教育和培训，使他们了解施工过程中存在的危险和应该采取的措施。同时，也要加强对工人的安全意识培养，以提高他们的自我保护意识和危机意识。

第二，安全设备和防护措施。在施工现场，必须配备完备的安全设备和防护措施，如安全带、安全网、安全标志、警示灯等。这些设备和措施可以有效地保护施工人员的安全，降低事故的发生率。

第三，施工规范和标准。在施工过程中，必须严格遵守相关规范和标准，例如《建筑施工安全规范》《建筑地基与基础工程施工质量验收标准》等。这些规范和标准对施工过程中的安全进行了全面的要求和规范，是施工安全的重要保障。

第四，施工监督和检查。在施工过程中，必须加强监督和检查工作。施工过程中的所有环节都必须进行检查和监督，以确保施工质量和安全，如发现问题应及时予以纠正和整改。

4 钻孔灌注桩施工中常见问题及其处理方法

4.1 桩身偏斜问题

钻孔灌注桩施工中，桩身偏斜是一个普遍存在的问题。桩身偏斜的原因很多，主要包括基岩不均匀、地层差异、孔壁稳定性不好、钻孔偏斜等因素。第一，在基岩不均匀的情况下，钻孔灌注桩在不同位置受到的阻力不同，从而使得桩身在钻进过程中发生偏斜。此时，需要通過加强勘察和设计，选取合适的施工方案和施工工艺，确保钻孔灌注桩在不同位置受力均衡。第二，在地层变化剧烈的区域，如地层中存在砾石、沙土等松散层和黏土、软岩等坚硬层，容易导致桩身偏斜。此时，需要对地层进行全面勘察和分析，选择合理的施工方案和施工工艺，以减少桩身偏斜情况的发生。此外，孔壁稳定性不好也会导致桩身偏斜。在钻孔过程中，如果孔壁不稳定，则容易导致桩身偏斜。此时，需要采用一些稳壁措施，如预埋钢管、灌注泥浆等，确保孔壁的稳定性。第三，在钻孔过程中，钻杆偏斜、钻头不正常旋转等问题都容易导致钻孔偏斜，从而导致桩身偏斜。此时，需要严格控制钻孔工艺，保证钻孔偏斜不超过规定标准［4］。

4.2 灌注混凝土质量问题

灌注混凝土质量是钻孔灌注桩施工中的一个重要问题。灌注混凝土质量的好坏，直接影响着钻孔灌注桩的使用寿命和承载能力。第一，在选用混凝土材料时，需要根据地质情况和设计要求，选择合适的混凝土配合比和原材料，确保混凝土具有足够的强度和抗渗性。第二，在混凝土灌注过程中，需要控制混凝土的流动性、坍落度和固化时间等参数，以确保混凝土的均匀性和密实性。同时，需要控制混凝土的灌注速度和压实程度，避免混凝土在灌注过程中出现气孔和空洞。此外，混凝土的养护也是保证灌注混凝土质量的重要措施。在混凝土灌注后，需要进行养护，保持混凝土表面湿润，并避免混凝土在早期干燥和裂缝。第三，需要在施工过程中加强质量控制和检测。在混凝土灌注过程中，需要进行混凝土坍落度、混凝土强度等质量检测，及时发现并处理质量问题，确保灌注混凝土的质量。

为了保证钻孔灌注桩的使用寿命和承载能力，需要在施工过程中注重灌注混凝土质量的控制。需要选用合适的混凝土材料和配合比，严格控制施工过程中的各项参数和参数，并加强质量检测和监控，确保灌注混凝土的均匀性、密实性和强度等指标达到设计要求，从而确保钻孔灌注桩的施工质量和稳定性。

4.3 施工现场环境污染问题

施工现场环境污染是钻孔灌注桩施工中不可避免的问题之一。在钻孔灌注桩施工过程中，可能会产生大量的粉尘、废水、废气等污染物，对周围环境和生态系统造成潜在威胁。为了减少施工现场环境污染，需要采取有效措施进行控制。第一，需要对施工现场进行严格的环境评估和监测，了解施工现场的环境特征和敏感区域的位置，制定相应的环保措施和应急预案。第二，需要在施工现场采取措施，减少粉尘、废水、废气等污染物的产生。对于粉尘污染，可以采用水雾喷淋、覆盖等方法进行控制；对于废水污染，需要对施工现场的排水进行管理和处理，避免废水污染地下水资源；对于废气污染，需要采用合理的通风系统，减少废气排放。此外，在钻孔灌注桩施工中，还需要注重土方开挖和挖孔过程中的环境保护。对于土方开挖过程中产生的垃圾和废弃物，需要及时清理和处置，避免污染周围环境；对于挖孔过程中可能产生的地下水和土壤污染，需要进行防治和处理，确保不会对周围环境和地下水造成污染。第三，在施工现场需要增强员工环保意识，减少施工现场环境污染。

5 结语

钻孔灌注桩施工是一项技术含量较高的工程作业，需要在施工过程中严格遵守规程和标准，加强质量控制和安全控制。随着科技的不断发展，钻孔灌注桩施工技术也在不断创新，可以更好地适应不同的工程要求，提高施工效率和质量，降低施工成本和风险。在城际铁路等工程中，钻孔灌注桩施工技术发挥着重要的作用，对于保证工程的顺利进行和质量安全的保障具有重要意义。

然而，钻孔灌注桩施工仍然存在一些问题和挑战，比如低净空条件下如何施工钻孔灌注桩，以及低净空下钻孔灌注桩设备的研发等还需要不断进行技术创新和改进。另外，施工过程中可能会出现一些不可预测的问题，如地下水位变化、地质灾害等，需要及时采取应对措施，保证施工安全和工程质量。因此，今后在钻孔灌注桩施工方面，需要继续推进技术创新和研发，提高施工效率和质量，降低成本和风险。同时，需要建立健全相关标准和规程，加强对施工过程的监测和管理，提高施工的安全性和可靠性。此外，还需要加强与相关领域的合作，共同推进技术创新和应用，实现钻孔灌注桩施工技术的可持续发展。

参考文献

［1］张振涛，于洪源，张进. 城市轨道交通地基处理技术研究与应用进展［J］. 地下空间与工程学报，2019，15（2）：383-393.

［2］朱伟. 基于CAD的钻孔灌注桩施工工艺的研究与应用［D］.南京：南京理工大学，2019.

［3］郭志新，贺立军. 钻孔灌注桩施工技术及其在工程中的应用［J］. 工程建设与设计，2018（5）：67-68.

［4］高杨，柯云平. 钻孔灌注桩施工中常见问题及处理措施［J］. 工程建设与设计，2019（22）：128-129.