焦志偉

【摘 要】結(jié)合石家莊至濟(jì)南客運(yùn)專線SJZ-5標(biāo)段德州東站路基工程DK327+053.35～DK327+580段路基軟土基底采用螺桿樁進(jìn)行加固、處理的施工實(shí)例，介紹了螺桿樁在高速鐵路路基工程軟土基底處理的相應(yīng)的技術(shù)措施，保證了螺桿樁的施工質(zhì)量和德州東站路基軟土基底處理。

【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.

【關(guān)鍵詞】螺桿樁； 軟土基底處理；路基工程

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

【中圖分類號(hào)】U213.1 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）04-0162-03

1 概述

1.1 工程概況

石濟(jì)客專德州東站路基工程DK327+053.35～DK327+580段路基軟土基底采用螺桿樁進(jìn)行加固。

螺桿樁按正方形布置，直桿段樁徑0.4 m，樁間距2.0 m，樁長(zhǎng)10m的4686根、15m的639根、22m的404根，總計(jì)65333m。樁體混凝土強(qiáng)度為C20。

1.2 地質(zhì)水文情況

①地形地貌

本標(biāo)段沿線地貌為冀魯平原，屬華北平原的一部分，按成因分為山前沖洪積平原和沖積平原，局部為剝蝕殘丘。地形平坦，開(kāi)闊，稍有起伏，德州地面高程全線最低，約為20～30m。

②工程地質(zhì)特征

沿線地層屬華北地層系，分布新生界第四系松散堆積層，厚度可達(dá)數(shù)百米。地層為第四系全新統(tǒng)人工堆積層（Q4ml）人工填筑土、沖洪積層（Q4al+pl）、沖積層（Q4al）新黃土、黏性土、粉土、砂類土，第四系上更新統(tǒng)沖積層（Q3al）、沖洪積層（Q3al+pl）新黃土、黏性土、粉土、砂類土和碎石類土。下伏奧陶系中統(tǒng)灰?guī)r（O2）及燕山期侵入輝長(zhǎng)巖（υ5）。

③水文地質(zhì)特征

冀魯沖洪積及沖積平原區(qū)地下水賦存于第四系松散堆積層中，地下水類型為孔隙潛水，砂礫石層局部具承壓性，主要含水層為砂類土。地下水水位埋深一般在5～30m，主要由大氣降水和地表水補(bǔ)給，以蒸發(fā)排泄為主。

④地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃

沿線地震動(dòng)峰值加速度為：0.05g（地震基本烈度Ⅵ度）。

⑤土壤最大凍結(jié)深度為0.5m。

2 施工工藝

2.1 螺桿樁軟基處理的優(yōu)點(diǎn)

①施工過(guò)程中無(wú)噪音，無(wú)振動(dòng)，無(wú)泥漿污染問(wèn)題和棄土問(wèn)題。對(duì)已施工的樁體不會(huì)造成影響。

②該技術(shù)具有強(qiáng)度高，效率高，沉降少，抗震性好，不受地下水影響，應(yīng)用范圍廣，適應(yīng)多種土層，而且具有工程造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)。

③樁的承載力高，承載力分布均勻，樁體質(zhì)量好。

2.2 施工程序和施工流程

①施工程序

施工程序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備→試樁并確定工藝參數(shù)→樁位放樣→成樁→檢驗(yàn)驗(yàn)收。

②施工工藝流程圖

架子隊(duì)施工段采用螺桿樁機(jī)進(jìn)行施工，施工工藝如下圖所示：

2.3 施工技術(shù)要求

2.3.1 施工準(zhǔn)備

①核查德州東站DK327+053.35～DK327+580段地質(zhì)材料，結(jié)合以上的設(shè)計(jì)參數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)情況，選擇了兩組JUZ180螺桿鉆樁基和6～12Mpa混凝土泵送泵。

② 按照樁體設(shè)計(jì)強(qiáng)度C20和耐久性要求進(jìn)行混凝土的配合比試驗(yàn)，確定各種砼材料的現(xiàn)場(chǎng)施工用配合比。

③平整場(chǎng)地，清除地表耕植土和附著物，探測(cè)并改移地下管線。

④技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放樣，定出控制軸線、打樁場(chǎng)地邊界，用白灰標(biāo)出每根樁的準(zhǔn)確位置并做好相應(yīng)引樁。

⑤成樁工藝試驗(yàn)，確定工藝和有關(guān)參數(shù)。

2.3.2 施工步驟

① 螺桿樁機(jī)就位后，通過(guò)不斷校正位置，使鉆桿垂直對(duì)準(zhǔn)樁位中心，確保垂直度偏差不大于1%，樁位偏差不大于5cm。螺桿樁施工順序根據(jù)樁間距和該段地質(zhì)情況采用由外及內(nèi)按編號(hào)順序進(jìn)行，根據(jù)地層的滲透情況確定是否采用跳打施工，以避免因振動(dòng)擠壓造成相鄰孔縮徑或串漿。

②混凝土的拌和

混凝土按配合比進(jìn)行配料，拌合時(shí)間不得少于2min。參考配合比：水泥：砂：石：粉煤灰：外加劑=320：738：1106：48：1.9（kg/m3），樁體強(qiáng)度等級(jí)為C20，坍落度在160～200mm之間，宜用小值。

③鉆進(jìn)成孔

鉆進(jìn)過(guò)程中嚴(yán)格控制鉆桿下鉆速度和旋轉(zhuǎn)速度，使二者協(xié)調(diào)，要求鉆桿旋轉(zhuǎn)二周以上，螺桿鉆桿下降一個(gè)螺距，形成螺桿樁的上端直線段，直桿段為樁長(zhǎng)的1/3；鉆桿旋轉(zhuǎn)一周，螺桿鉆桿下降一個(gè)螺距形成螺紋狀，螺紋段為樁長(zhǎng)2/3，直至設(shè)計(jì)深度。鉆頭至設(shè)計(jì)直線段、樁長(zhǎng)預(yù)定標(biāo)高時(shí)，在動(dòng)力頭停留處相應(yīng)的鉆機(jī)塔身做醒目標(biāo)示，作為控制樁長(zhǎng)的依據(jù)[1]。

④灌注及拔管

鉆頭鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，鉆進(jìn)停止并開(kāi)始泵送混凝土，待鉆桿內(nèi)泵滿混凝土后反向旋轉(zhuǎn)并緩慢提升鉆桿，提鉆過(guò)程中，要使提升速度與旋轉(zhuǎn)速度相匹配，杜絕先提鉆桿后泵混凝土。鉆頭上提速度宜每分鐘1.5～1.75m，成樁過(guò)程連續(xù)，盡力避免供料不及時(shí)。灌注成樁后，樁頭做好保護(hù)，防止破壞。施工樁頂最好比設(shè)計(jì)樁頂高出50cm左右，樁長(zhǎng)允許偏差不大于10cm，樁徑允許偏差不大于2cm。

⑤移動(dòng)螺桿鉆機(jī)

當(dāng)一根樁施工完后，鉆機(jī)移動(dòng)，進(jìn)行下根樁的施工。施工過(guò)程中，難免將臨近樁位覆蓋，甚至因鉆機(jī)支撐腳壓在樁位旁使原標(biāo)識(shí)的樁位發(fā)生移動(dòng)。因此，下根樁施工時(shí)，應(yīng)對(duì)樁位進(jìn)行復(fù)核，確保樁位準(zhǔn)確。

⑥截樁頭

根據(jù)標(biāo)高，清除保護(hù)土層，截除樁頂50cm樁頭。樁頂偏差0～+20mm。因清土或截樁頭時(shí)使樁體斷到樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以下太多，必須接樁到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高，剔平鑿毛樁頂，用相同的C20混凝土接樁，并超過(guò)樁頂200mm。

⑦回填樁間土

截樁頭完成，質(zhì)量檢測(cè)合格后。鑿毛樁頂，支立模板，澆筑C30混凝土樁帽。待螺桿樁達(dá)到強(qiáng)度要求后，回填至樁帽（或樁頂）高程處，并用小型機(jī)器壓實(shí)，壓實(shí)系數(shù)不小于0.86。

⑧樁基檢測(cè)

螺桿樁樁身施工完畢，一般28天后進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)包括采用低應(yīng)變法對(duì)樁身質(zhì)量的檢測(cè)和靜荷載實(shí)驗(yàn)對(duì)承載力的檢測(cè)，靜荷載試驗(yàn)數(shù)量取總根數(shù)的2‰，且不小于3點(diǎn)，低應(yīng)變檢測(cè)取總樁數(shù)的10%[2]。

3 試樁和成樁檢測(cè)

3.1 儀器設(shè)備

① 200t分離式油壓千斤頂：1套；

②精度等級(jí)為0.4級(jí)耐震精密壓力表：1塊（100MPa）；

③ 沉降量觀測(cè)系統(tǒng)：1套（大行程50mm百分表：2塊）；

④ 基準(zhǔn)鋼梁：1根；

⑤ 承壓板：直徑0.4m圓形鋼板1塊；

⑥ 反力裝置：壓重平臺(tái)1套。

3.2 試驗(yàn)方法

①正式加載時(shí)，由現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人統(tǒng)一指揮，將配重一次性加載至平臺(tái)上，并安排專人觀察上部反力荷載及周圍的異常變化情況。技術(shù)和試驗(yàn)人員要及時(shí)點(diǎn)驗(yàn)儀表、配件、工具、記錄資料是否齊全。

②本試驗(yàn)采用慢速維持荷載法。反力裝置采用堆載反力裝置。樁的最大預(yù)估承載力荷載分為8級(jí)施加。用一臺(tái)千斤頂逐級(jí)加載，待該級(jí)荷載達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定后，再加下一級(jí)荷載，等量遞增至預(yù)估設(shè)計(jì)荷載的2倍。

③沉降測(cè)讀及穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。每級(jí)加載后，每隔5、10、15min各測(cè)讀一次樁頂沉降量，以后每隔15nin后測(cè)一次，累計(jì)1h后每隔0.5h測(cè)讀一次。在每級(jí)荷載作用下，樁頂沉降速度不超過(guò)0.1mm/h，并連續(xù)出現(xiàn)2次。當(dāng)樁頂沉降量速率達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，再施加下一級(jí)荷載。

④卸載：每級(jí)卸載量為每級(jí)加載量的雙倍。每級(jí)卸載后15min測(cè)讀一次殘余沉降，讀兩次后，30min再試一次，再卸下一級(jí)荷載。全卸載完后，讀取樁頂殘余沉降量，維持時(shí)間為3h，測(cè)前讀時(shí)間為第15min、30min，以后每隔30min測(cè)讀一次。

⑤當(dāng)以下情況有一個(gè)出現(xiàn)時(shí)，試驗(yàn)就可終止：

a樁頂沉降量在某級(jí)荷載作用下大于前一級(jí)荷載作用下沉降量的5倍時(shí)。

b樁頂沉降量在某級(jí)荷載作用下大于前一級(jí)荷載作用下沉降量的2倍時(shí)，且經(jīng)24h尚未相對(duì)穩(wěn)定。

c 已達(dá)到設(shè)計(jì)要求的最大加載量。

d 當(dāng)工程樁作錨樁時(shí)，錨樁的上拔量已達(dá)到允許值。

e 當(dāng)荷載-沉降曲線呈緩變形時(shí)，可加載至樁的總沉降量60～80mm；在特殊情況下，可根據(jù)具體要求加載至樁的累計(jì)沉降量超過(guò)80m。

3.3 試驗(yàn)資料整理和單樁豎向抗壓承載力特征值的確定

① 本次試驗(yàn)最大加載壓力為840kN，將原始資料整理成試驗(yàn)結(jié)果匯總表，并繪制Q-s曲線，s-lgt曲線和s-lgQ曲線。

②單樁豎向抗壓承載力特征值的確定：

根據(jù)《鐵路工程基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（TB10218-2008）規(guī)定，本次試驗(yàn)樁的3根樁，在檢測(cè)過(guò)程中無(wú)異常情況發(fā)生，Q-S曲線平緩光滑，因?yàn)闃俄斪畲蟪两盗繛?0mm，因此取本次試驗(yàn)最大加載壓力為單樁豎向抗壓極限承載力，取極限承載力的一半為單樁豎向抗壓承載力特征值，即420kN。

③結(jié)論

本次檢測(cè)的新建石家莊至濟(jì)南鐵路客運(yùn)專線DK327+053.35-DK327+580里程3-根螺桿樁單樁豎向抗壓承載力特征值均滿足設(shè)計(jì)要求 。

4 結(jié)語(yǔ)

螺桿樁施工技術(shù)在德州東站的路基工程軟土基底處理上得到成功的應(yīng)用，在德州東站站場(chǎng)和部分區(qū)間路基施工的施工質(zhì)量、工期和成本效益控制上發(fā)揮了積極的作用。

【參考文獻(xiàn)】

【1】劉靜. 三明南站螺桿樁試樁施工技術(shù)[J]. 河北企業(yè)， 2015（5）：133-135.

【2】劉世安. 鐵路路基螺桿樁加固地基機(jī)理及施工技術(shù)[J]. 價(jià)值工程， 2014（12）：91-92.