高速铁路松软土路基CFG桩工艺性试验研究

高速铁路松软土路基CFG桩工艺性试验研究（精选6篇）

篇1：高速铁路松软土路基CFG桩工艺性试验研究

高速铁路松软土路基CFG桩工艺性试验研究

武广客运专线全线内有松软土路基,根据地质条件综合分析及沉降估算,工后沉降不能满足铺设无碴轨道要求,为此,对软土层埋深大于2 m的.路基段进行CFG桩加固.为测定在该种地质条件下控制参数,在武汉上程试验段内进行了CFG桩加同路基试验,以形成适合该工程段地质条件下的施工工艺.

作 者：王立东 Wang Lidong  作者单位：中铁十八局集团有限公司,天津,300222 刊 名：铁道技术监督 英文刊名：RAILWAY QUALITY CONTROL 年，卷(期)：2009 37(4) 分类号：U213.14 关键词：软土路基   CFG桩   施工工艺   试验研究  

 

篇2：高速铁路松软土路基CFG桩工艺性试验研究

京沪高速铁路曲阜站场CFG桩成桩工艺性试验

新建京沪高速铁路曲阜站场长2.465km,试验区地质构造主要为黏土及粉质粘土,软基路段需采用CFG桩进行加固处理.

作 者：邓宁宇 作者单位：中国水利水电第八局工程局有限公司,湖南,长沙,410007刊 名：中国科技纵横英文刊名：CHINA SCIENCE & TECHNOLOGY年，卷(期)：“”(1)分类号：U4关键词：京沪 高速铁路 曲阜站场 CFG桩 试验

篇3：高速铁路松软土路基CFG桩工艺性试验研究

关键词：高速铁路,CFG桩,施工,质量控制,充盈系数

0引言

在铁路行业,如温福铁路、浙赣电化铁路、广深线、沿海铁路、京津城际线、武广客运专线等工程地基处理过程中都应用CFG桩复合地基技术,能较好地提高地基承载力、降低变形和节省建设费用。基于此,在京沪高速铁路典型地段开展CFG桩施工工艺及质量控制试验工作,为京沪高速铁路CFG桩设计与施工提供依据。

1试验段工程概况

试验工点位于凤阳县刘府镇境内。该区属北亚热带季风气候,气候温和,四季分明,无霜期较长,但雨量季节分配不均且略显不足。工点区上部地层属第四系全新统冲积层,下伏基岩为元古界五河群峰山李组角闪岩地层。

试验段地下水较发育,埋深约0.8 m,属孔隙潜水,无侵蚀性,主要受大气降水及地表水补给。

2 CFG桩成桩前灌注材料质量控制

2.1混合料搅拌时间

本次通过跟踪研究,对300多盘搅拌资料统计分析,每盘料搅拌时间也在60 s～120 s之间,大部分控制在90 s左右,有利于泵送。

2.2混合料有效时间

进行了一系列混合料的坍落度与时间关系研究,代表性试验结果如表1所示。

从表1可见,混合料前1 h内坍落度损失约为10 mm,在2 h内坍落度损失约为35 mm。为保证混合料的顺利泵送,从搅拌出仓到泵送灌注宜控制在2 h内。对于混合料待灌时间超过2 h以上,需要进行坍落度测试,并及时调整坍落度。

3 CFG桩成桩过程质量控制

CFG桩成桩过程中的质量控制包括场地整平、桩位布点、打桩顺序、钻孔和提管等阶段的质量控制。

3.1钻进速度和提管速度

通过施工过程跟踪研究发现,钻进开始的2 m～3 m是保证钻孔垂直的关键。在前2 m范围内要慢钻进,同时检查钻孔的偏差并及时纠正。钻进速度宜为2.5 m/min～3.0 m/min。提管速度控制是保证桩身完整性的关键,提管速度与地层条件有直接关系。提管速度宜为2.2 m/min～3.0 m/min。

3.2泵送量与地层关系

泵送量是CFG桩成桩质量的重要依据,其大小直接决定桩体不同位置的质量好坏。通过对试验段CFG桩每2 m施工工艺编录,绘制每米深度灌入量如图1所示。

从图1可见,CFG桩的灌入量随着深度变化呈不规则形状变化,这除了与深度有关外,也与地层条件有关系。大体上看,实测灌入量均大于每米的设计灌入量理论值,说明均存在扩孔现象,缩颈现象几乎不存在。

将试验段各区进行灌入量和充盈系数综合统计。绘制灌入量和充盈系数随桩埋深变化曲线,如图2,图3所示。

从图2,图3可见,各区桩的灌入量基本相同,充盈系数随桩埋深有一定的波动。但整体看,桩顶面以下6 m范围,灌入量和充盈系数稍大,这与地层影响有关。

A区桩长10.0 m,平均充盈系数为1.06;B区桩长16.0 m,平均充盈系数为1.18;C区桩长13.5 m～15.5 m,平均充盈系数为1.13。各区的充盈系数与地层条件关系如表2所示。

从表2可见,总平均充盈系数随着桩长增加而增大,但还与地层条件、钻杆叶片扰动有关系。黏土层中充盈系数较大。上层软～硬塑黏土层中充盈系数约为1.16、中层硬塑黏土层中充盈系数约为1.11,而全风化角闪岩中约为1.09。在钻孔过程中均存在一定的扩孔现象,软塑黏土层的扩孔较大。

4 CFG桩成桩后上部结构质量控制

CFG桩成桩后上部结构质量控制阶段,包括清土、桩头截取、筏板或桩帽施工等阶段。

4.1清土时间

清土时间是重要施工控制参数,对工期影响较大。在施工过程中,“湿法”应在桩顶设计标高下进行,CFG桩成桩后,停留1 h左右。“干法”应在混合料龄期不宜小于14 d。

4.2预留截桩高度

通过抗压试验研究,50 cm桩头中切面以上0 cm～15 cm芯样抗压强度平均值20.90 MPa,切面以上15 cm～30 cm芯样抗压强度平均值20.52 MPa,切面以上30 cm～45 cm芯样抗压强度平均值17.51 MPa。其试验结果如表3所示。

从表3可见,50 cm桩头中切面以上0 cm～15 cm与切面以上15 cm～30 cm芯样抗压强度平均值相近,且均超过20 MPa。30 cm～45 cm芯样抗压强度平均值比设计强度低15%左右。

在保证工程质量前提下,必须预留一定高度保护桩长。可适当减少桩头预留高度,建议为35 cm～40 cm。

5结语

1)通过对现场拌合站搅拌跟踪研究,混合料搅拌时间控制在60 s～120 s,宜采用90 s左右。2)坍落度控制在170 mm～200 mm之间,在2 h内坍落度损失约为35 mm,考虑泵送条件和桩体强度,建议2 h后进行坍落度试验,检验是否满足泵送条件。3)通过现场CFG桩施工工艺跟踪研究,试验段钻进速度宜为2.5 m/min～3.0 m/min,灌注提管速度宜为2.2 m/min～3.0 m/min。4)通过对灌入量和深度的关系研究,灌入量和充盈系数与地层密切相关。试验段充盈系数范围在1.06～1.18,平均为1.13。5)通过对不同龄期的桩头抗压强度试验研究,CFG桩设计桩顶标高之上预留高度为35 cm～40 cm。清土和截桩时间不少于14 d龄期。

参考文献

[1]TZ 212-2005,客运专线铁路路基工程施工技术指南[S].

[2]杨广庆,刘延吉,杨生伟.铁路客运专线路基施工技术[M].北京:中国铁道出版社,2006.

[3]冯靖,郭建,王飞.客运专线铁路软土地基加固CFG桩施工技术[J].铁道工程学报,2007,12(4):120-123.

[4]王东旭.京津城际轨道复合地基CFG桩施工技术[J].铁道建筑技术,2008(3):7-10.

[5]汤晓光,赵双林,郑文军.武广客运专线CFG桩施工方法试验研究[J].路基工程,2007,133(4):117-118.

[6]庞拓.CFG桩基在武广铁路客运专线软基处理中的应用[J].铁道建筑,2008(8):84-85.

[7]朱国松.客运专线长螺旋钻机施工CFG工艺及质量控制[J].铁道工程学报,2007,12(5):127-131.

篇4：高速铁路松软土路基CFG桩工艺性试验研究

关键词：CFG桩；试桩；高速铁路；长螺旋钻孔

某高速铁路车站，全长1854.26m，按设计要求，软地基处理采用直径φ50cm的CFG桩加固。CFG桩成正三角型布置，其桩间距为1.6m。单根桩长为2.6m～12.2m，总长15504.5m。

一、地质岩层及施工工艺选择

该段地基上覆第四系全新统冲洪积淤泥质粉质粘土，软塑状、粗圆砾土、卵石土；下覆基岩为侏罗系中统沙溪庙组泥岩夹砂岩。

CFG桩可选用以下三种施工工艺：

1、长螺旋钻孔灌注成桩的施工工艺， 此类施工工艺適用于地下水位以上的粉土、粘性土、素填土、中等密实以上的桩土。

2、长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩的施工工艺， 此类施工工艺适用于粉土、粘性土、砂土， 以及对泥浆污染或者噪声等相关要求较为严格的场地。

3、振动沉管灌注成桩的施工工艺， 此类施工工艺适用于粘性土、粉土及素填土地基.

根据本地段地质实际情况，CFG桩施工采用长螺旋钻孔，管内泵压混合料灌注法施工。

二、施工技术要求

1、本段路基软地基处理采用CFG桩加固，CFG桩桩径50cm，呈梅花型布置，桩间距1.6m。要求打入持力层（下卧硬土层及全分化层）不小于50cm 。

2、桩体材料：桩体材料采用碎石、砂、粉煤灰、水泥配合而成。桩身水泥采用P·O 42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺入量不大于200kg/m3，掺入优质粉煤灰（等级不小于III级），粉煤灰掺入量为70～90kg/m3，碎石粗骨料，满足级配要求，松散堆积密度大于1500kg/m3。碎石最大粒径：长螺旋钻孔，管内泵压混合料灌注法不大于25mm。桩身28天标准立方体无侧限抗压强度不小于15MPa。

3、混合料坍落度控制标准：长螺旋钻孔，管内泵压混合料灌注法为160～200mm。

4、CFG桩施工桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于0.5m，对桩顶以下2.5m内进行振动捣鼓措施。施工完成后应按设计标高截除桩头。

5、CFG桩成桩7天内，采用低应变检查桩身完整性。检查数量为总桩数的10%，且不小于3根。

6、CFG桩成桩28天后，进行CFG桩单桩承载力检验。检验数量为总桩数的2‰，且不小于3根。

三、试桩的目的

1、确定CFG桩的各项施工参数：

（1） 确定不同桩长、不同土层长螺旋钻机的钻孔速度。

（2）确定长螺旋钻机在不同桩长、不同土层及岩层分界时的电流大小。

（3）确定长螺旋钻机的施工工艺以及施工顺序。

（4）确定长螺旋钻机在50cm持力层中的钻进速度及电流大小。

（5）确定混合料的配合比、坍落度、搅拌时间。

（6）确定成桩过程中的拔管速度。

（7）确定每延米CFG桩混合料的用量。

（8）核对施工现场的地质与设计地质是否一致。

2、积累各种参数，便于指导CFG桩的后续施工，保证CFG桩的施工质量。

四、CFG试桩施工方案

1、CFG桩试桩桩位选择及试桩方案

为确定CFG桩施工的各项参数，试桩桩位应选择在该路基段具有代表性的CFG桩进行成桩工艺性试验。本工程CFG桩成桩工艺性试验施工选在D4K476+190～D4K472+220段，该段路基地表以下约2.5～4.3m为粉质粘土，[σ]=180kpa；软粉质粘土以下约4m为卵石土持力层，[σ]=400kpa。

该段路基CFG桩长3～4.8米，选择6根，桩间距为1.6米，成梅花形布置。

2、试验施工工艺流程概述

首先，需要测量放线，使用新型仪器全站仪测放出线路的中线与边线，并利用CFG桩平面布置图在坡脚线的外侧处做好每根桩施工桩位位置放置，然后利用白灰或者是竹签进行标示。其次，钻机安放工作，钻机安放的步骤是要先定位，然后根据设计要求，让钻机处于一个水平状态，并且让钻杆能处于一个垂直状态，垂直的标准应该是低于1.0%度，钻头要向孔位中心对准，偏差范围控制在低于50mm内，同时让钻杆与钻孔方向处于一个方向。再次是进行钻进成孔，这个工作需要注意的是在钻孔一开始，就需要关闭钻头阀门，并移动钻杆，移动钻杆方向是朝下，直到钻头能触及地面为止，然后打开电机，把钻杆进行旋转下降，位置应至设计标高点，再关闭电机，并进行钻孔周围尘土的清理工作。需要注意的是，钻进成孔时应秉承先慢后快的速度，这个速度不但能够及时检查并纠正钻杆偏位的差值，还能保持钻杆平稳。第四是灌注和拔管工作。灌注工作是在钻进行CFG桩成孔到设计标高后开始的泵送混合料。需要注意的是成桩的提拔速度要按照预定的速度进行，避免供料出现停机待料过程一定是连续进行的。第五，移机。移机前的准备工作，首先需要清理辨识下一根桩的桩位，目的是保证桩位的准确性。同时还注意清洗钻杆和钻头的工作。第六，CFG桩。在灌注结束后，钻杆移除地面位置，检查成桩桩顶标高是不是与设计要求的标高相吻合后，再用粒状材料或湿粘性土封顶。第七，处理桩头。在CFG桩成桩一个星期后，先找出桩顶设计标高，然后采用切割机将多余桩头切除。

3、试验要点

首先，保持混合料坍落度的适度。一旦混合料坍落度过高就会使得桩顶浮浆过多，桩体强度过低。

其次，保护桩长。在基础施工时应切掉在成桩中先设定加长的桩长，保护桩长取50cm。

再次，开槽及桩头处理。开挖时为避免扰动、损坏桩体和桩间土，应留置足够的人工开挖厚度，应采用机械切割机切除桩顶，以保持顶面的平整度。

第四、成桩检测项目

（1）无损低应变应力检测；

（2）成桩28天后单桩承载力检测。

五、试桩总结

严格根据现场施工情况及质量检测结果做出试验报告，试验报告的内容应包含有试验项目、试验目的、试验过程、施工工艺和参数表、应用范围、控制措施、质量检测指标、质量检测结果等相关的内容。试验报告按有关规定经项目部技术负责人审核后报监理等单位批准，按批准的各项内容用于指导同等类型地质情况的CFG桩施工，并严格按试验结果执行。

参考文献：

[1]《铁路工程地基处理技术规程》 TB10106-2010

[2]《铁路路基工程施工安全技术规程》 TB10302-2009

[3]《高速铁路路基工程施工质量验收标准》 TB10751-2010

[4]《高速铁路路基工程施工技术指南》 铁建设【2010】241号

篇5：高速铁路松软土路基CFG桩工艺性试验研究

关键词：铁路CFG桩,软土地基,质量检验,效益分析

一、前言

水泥粉煤灰碎石桩(CementFlyashCravelpile)简称CFC桩,处理软弱地基的一种新方法,它是在碎石桩的基础上掺入适量石屑、粉煤灰和少量水泥加水拌和后制成的一种具有一定强度的桩体。其骨料仍是碎石,用掺入石屑来改善颗粒级配,掺人粉煤灰来改善混合料的和易性,并利用其活性减少水泥用量,掺入少量水泥使其具有一定的粘结强度,具有某些柔性桩特点的高粘结强度桩。CFG桩、桩间土、和褥垫层一起构成柔性桩复合地基。

二、工法特点

CFG桩通过振动沉管成桩和桩间土通过碎石褥垫层形成CFG复合地基,弥补了碎石桩和素混凝土桩的缺陷:

1特点:

1.1改变桩长、桩径、桩距等设计参数,可使承载力在较大的范围内调整。

1.2有较高的承载力,承载力的提高幅度在250%～300%之间,对软土地基承载力提高更大。

1.3沉降量小,变形稳定快,如将CFC桩落在较硬的土层上,可较严格地控制地基沉降量。

1.4工艺性好,由于大量采用粉煤灰,桩体材料具有良好的流动性与和易性,灌筑方便,沉桩质量好,易于控制施工质量。

1.5可大量节约水泥、钢材,利用工业废料,消耗大量粉煤灰,降低工程费用。

2、适用范围

本工艺适用于加固砂土、粉土、松散粘土、粘土和淤泥质粘土,一般深度小于25m的软土地基加固。当天然地基土是具有良好的挤密效果的砂土、粉土时,有时承载力可提高2倍以上。对塑性指数高的饱和粘土,挤土作用微乎其微。由于桩间土承载力小,土的荷载分摊比低,会严重影响加固效果。对于强度很低的饱和软粘土,要慎重对待。在使用前要现场做试桩,进行试验,来确定其适用性。

3、工艺原理

3.1 CFC桩同时具有对地基的挤密加固作用和对地基的置换加固作用的双重作用,由于CFG桩桩体强度较高,在粘性土地基上,挤密效果不佳时,CFG桩可有效地将地基荷载传递到深处土层,确保对地基的置换加固作用。

3.2 CFC桩复合地基通过在桩和基础间设置柔性褥垫层,使调整桩土相对变形的问题从根本上得到解决。

3.3 CFC桩复合地基的强度和模量比较均匀,对上部结构受力和抗震极为有利。

3.4褥垫层使桩间土的有效接触应力增加,提高了桩周土的抗剪强度,使的桩体承载力得到提高。

3.5褥垫层对于地基的不均匀沉降也有一定的补偿作用。

4操作要点:

4.1施工前铺设一层0.5～1.0m工作垫层(C组以上填料),碾压平整、稳定,确保桩机施工的需要。

4.2把预制好的桩尖按现场放样桩位就位埋好,确保桩尖顶面水平。

4.3桩机就位保持水平、稳固,调整沉管与地面垂直,确保垂直偏差不大于1%;

4.4沉管过程中作好记录,激振电流每米记录一次,对土层变化处应特别说明,直至桩机反复抬起,电流明显增大,沉管无法继续,待沉管至设计标高并抬架时应开动马达,原地留振不小于10s:

4.5终孔后须尽快用料斗进行空中投料,直到管内混合料面与钢管料口平齐,如上料量不够,须在拔管过程中补充投料,以保证成桩桩顶标高满足设计要求;

4.6拔管时速度尽量匀速提升,一般控制在1.0～1.5m/min,遇淤泥或淤泥质土,拔管速率可放慢至0.6～0.8m/min。边振动边拔管,在拔管过程中不允许反插;

4.7由于设计满堂布桩且间距较小,一般采取连打跳排的施打工序。但施工新桩时与已打邻桩的间隔时间不应小于7d,必要时可在混合料内掺入缓凝早强剂;

4.8当桩管拔出地面,确认桩符合设计要求后,其上部可用粒状材料或粘土进行封顶并做好标记;

4.9在确定桩顶标高施工扩大桩头前,应先凿除桩体保护桩长至扩大桩头底部标高。砍桩头前桩周工作垫层碎石土为避免机械扰动造成断桩宜采用人工进行开挖。砍桩头可采用风稿自上而下凿除混凝土至指定标高,也可用錾子截桩至指定标高;

4.10当CFC桩在凿除浮浆后或由于浅部断桩(1.5m之内,超过1.5m接桩挖开桩土体可能会导致相邻CFC桩断桩)造成桩体顶面标高低于扩大桩头底面标高时,应采用强度高出桩身一级的混凝土进行接桩。接桩部分的桩径应比设计桩径大20cm,与既有桩体的咬结长度不小于20cm。

4.11施工完成后14天内不得上重型机械碾压桩顶。

5测量与试验

5.1施工过程中应有计划地进行打新桩时对已打但尚未结硬桩的桩顶位移测量,以估算顶部桩径的缩小量;对已打并结硬桩进行桩顶位移测量,以判断是否断桩。一般当桩位移超过10mm,需开挖进行查验;

5.2打桩过程中应随时测量地面是否隆起,是否有浮桩,浮桩量大小如何;

5.3试验人员每工班都应对混凝土坍落度进行一次抽检;

5.4混合料搅拌均匀后,应随机对每台桩机每一个台班做一组试块,测其28d抗压强度R28。

三、材料要求

1水泥采用强度等级为32.5级的普通硅酸盐水泥,水泥进场时应有出厂合格证并在现场取样检验;2粉煤灰一般采用细度不大于25%的Ⅱ级或Ⅱ级以上的粉煤灰,粉煤灰进场时同样要求必须有合格证,并在现场取样检验;3碎石粒径采用20-40mm级配,其含泥量不大于3%且符合国家现行标准。《普通混凝土用·碎石或卵石质量标准检验方法》JCJ53的规定;4石屑一般采用粒径2.5-20mm含泥量不大于5%,细模度符合中砂要求。当石屑缺少时,可采用中砂或粗砂代替石屑;5为控制成桩后桩顶浮浆厚度不超过200mm,混凝土的坍落度应控制在30-60mm之内。混合料应严格计量,强制搅拌,每盘混合料的搅拌时间不得小于1min。

四、机具设备要求

CFC桩成孔、灌筑一般采用振动式沉管打桩机,配DZJ90型变矩式振动锤,主要技术参数为:电动机功率90KW、激振力0-747KN、质量6700Kg。也可根据现场土质情况和设计要求的桩长、桩径,选用其他类型的振动锤。亦可采用履带式起重机、走管式或轨道式打桩机,配有挺杆、桩管。此外配备混凝土搅拌机及电动气焊设备及手推车或机动翻斗车,吊斗等机具。

五、效益分析

1 CFC桩经济分析

CFG桩的主要优势是造价低廉,在施工中由于粉煤灰的使用,大量减少了水泥的用量,振动沉管机械简单,安全隐患小,质量易于控制,沉桩效果好,采用CFC桩复合地基处理可比混凝土复合地基处理费节省成本30%～40%,可获得显著的经济效益。

2施工进度

施工进度300m/机/昼夜,施工速度相对较快,能在短时间内进行大面积软土地基的加固。28天龄期检测合格后就可以进行路基的填土施工。

参考文献

[1]张志勇.当前CFG桩施工中存在问题及对策探析.佳木斯教育学院学报,2009,(03):50-51

[2]田达.临近既有线施工路基CFG桩工艺研究.石家庄铁路职业技术学院学报,2010,(01): 29-32

篇6：高速铁路松软土路基CFG桩工艺性试验研究

1 工程概况

郑州至徐州客运专线位于河南省东部和安徽、江苏省西北部地区, 线路全长361.937 km。线路中永城北站路基施工为铁道部批复的郑徐高铁路基试验段, 段内表层为Q4eol粉土, 褐黄色, 局部饱和, 稍密, 层厚1.5~5.5 m, 局部为淤泥质黏土, 流塑, 厚0~2.7 m;粉质黏土, 软塑, 厚0~5.3 m;其下为Q4al粉质黏土, 软—硬塑;粉砂, 稍密—中实;中、细砂, 稍实;再下为Q3al粉质黏土层, 可塑—硬塑;下伏奥陶系泥质灰岩, 深灰色, 弱风化, 节理裂隙发育。这些土层具有结构松软、压缩性高、强度低、工程特性差、易产生过大和不均匀沉降等不良地质特性。在DK281+059.99~757.51范围内采用螺杆桩技术进行地基加固处理。

2 施工参数

该标段螺杆桩设计桩径为0.5 m, 桩长10.5~26 m (上部圆柱形桩长为总桩长的1/3, 余下2/3为螺杆状) , 桩身混凝土强度等级为C35, 桩顶设C45混凝土扩大桩帽。

3 技术特点

螺杆桩采用变截面的构造形状, 在成桩过程中, 钻具对桩土体有挤压、加密作用, 成桩后桩侧土体呈螺母状, 与螺杆状的桩体紧密咬合, 对桩间土有明显的挤密效果, 降低了地基土的压缩性, 提高了桩基的侧摩擦阻力。同时, 由于螺杆灌注桩的下部形成了螺纹段, 使桩的受力性能发生变化, 提高了桩的侧摩阻力, 减小了地基的沉降。螺杆桩与普通直杆灌注桩相比, 单桩的极限承载力明显提高。高铁施工对沉降变形有很高的要求, 从这一角度而言, 螺纹桩恰有很高的应用价值。

与普通灌注桩相比, 螺杆桩机自动化程度高, 实现了钻进成孔和提钻同时连续泵送混凝土一次性成桩, 劳动强度低、施工进度快, 且与传统的直杆混凝土灌注桩相比, 螺纹段桩型的混凝土用量小, 节约工期和成本, 不存在塌孔、缩径和桩端虚土等问题, 取土量小、无泥浆, 减少了大量的泥浆处理和运输工作, 具有无振动、低噪声、无环境污染等绿色桩型特点, 尤其在周边临近建筑物施工时, 其优势更加明显。

螺杆桩对土体的适应性强, 可在砂卵石、卵石和承载力为600 k Pa的强风化岩层中施工, 而且成孔、成桩不受地下水的限制。它不仅可以作为桩基础的基桩, 也可以进行端承桩施工, 通过最后成桩时的磨压土体, 获得桩体较高的单桩承载力, 达到很好的成桩效果, 解决了预应力管桩、长螺旋灌注桩在同等地层无法钻进的难题。与该类型桩搭配使用, 可有效降低工程成本。

4 施工工艺要点

工艺流程详见图1.

4.1 施工准备

4.1.1 清表、平整场地

在施工前, 先用推土机清除地表的种植土、腐质土, 然后平整场地, 并用压路机碾压密实。对局部平整后低于场地标高的地段, 要换填素土至场地标高并用压路机分层碾压密实。作业场地要做好排水工作, 确保施工场地不积水。

4.1.2 测量放样

利用全站仪测放出螺杆桩施工的中、边线, 根据螺杆桩平面布置图确定每根桩的施工桩位, 插入竹签并撒白灰标识。

4.1.3 工艺性试验

在施工前, 要先进行螺杆桩的工艺性试验, 每个工点试桩不少于3根。试验主要是要确定成桩的工艺参数, 人员、机械配置。试桩完成后, 开始编制试桩工艺性总结报告, 用于指导

4.2 钻机就位调平

螺杆桩钻机就位后, 应用钻机塔身两个方向的垂直标杆检查塔身导杆, 确保螺杆桩垂直度容许偏差不大于1%.校正位置, 使钻杆垂直对准桩位中心, 桩位偏差不大于5 cm。

4.3 钻进成孔

通过自控系统对钻孔速度指标应进行严格控制, 下钻电流控制在80~110 A, 下钻速度控制在1.5~2 m/min。当电流值大于控制范围时, 减慢下钻速度;当电流值小于控制范围时, 加快下钻速度。

在下钻过程中, 桩机自控系统严格控制钻杆下降速度和旋转速度, 使二者匹配, 要求钻杆旋转2周以上, 下降1个螺距, 钻至螺杆桩直线段设计深度, 在土体中形成圆柱状段。此后, 钻杆旋转1周, 下降1个螺距, 钻至螺杆桩螺纹段设计深度, 在土体中形成螺纹桩段。施工时, 还需考虑施工工作面的标高差异, 并作相应的增减。

4.4 钻至设计标高后停钻

通过自控系统对提升钻杆速度指标进行严格控制, 桩径500 mm的桩钻杆提升速度控制在1.6~2 m/min。当钻头到达设计桩长预定标高时, 在动力头底面停留位置相应的钻机塔身处做醒目标记, 以其作为施工时控制孔深的依据。当动力头底面达到标记处桩长, 即满足设计的要求。在施工时, 还需考虑施工工作面的标高差异, 并作相应的增减。

4.5 提钻同时泵送混凝土

钻头钻至设计桩底标高后, 第一次灌注混凝土时, 应先停顿10~20 s加压, 然后再缓慢反向旋转提升钻杆, 在提升过程中, 自控系统要严格控制钻杆提升速度和旋转速度, 保持两速度同步和匹配。与此同时, 将制备好的混凝土采用泵送方式迅速填满由钻杆旋转提升所产生的螺纹状空间, 提到螺纹部分的顶端设计深度时, 钻杆直接提升产生柱状的空间, 并同时向钻杆内继续泵压灌注混凝土至桩顶设计标高, 且保护层厚度为50 cm。

在泵送混凝土的过程中, 根据钻机的生产能力和混凝土运输距离配备相应数量的混凝土罐车, 尽量减少钻机停机待料的次数, 严禁出现钻机在灌桩过程中断料的情况, 避免不必要的断桩产生。

在钻机提钻至桩顶标高1 m左右时, 采用小型挖掘机将桩口的钻渣挖除, 再继续进行灌注, 以便查看混凝土是否达到施工桩顶标高。

4.6 移位施工下一根

当上一根桩施工完毕后, 钻机移位, 进行下一根桩的施工。当钻机移位时, 混凝土泵料斗内的混凝土应连续进行搅拌, 泵送混凝土时, 料斗内混凝土的高度不得低于400 mm, 防止吸进空气造成堵管。施工时, 由于螺杆桩的土较多, 经常将临近的桩位覆盖, 有时还会因钻机支撑时支撑脚压在桩位旁使原标定的桩位发生移动。因此, 在下一根桩施工时, 还应根据轴线或周围桩的位置对需要施工的桩位进行复核, 以保证桩位的准确。

4.7 成桩验收

螺杆桩达到一定强度后, 用切割机切除多余的虚桩。对螺杆桩进行低应变检验和单桩静载实验检测, 检测后方可验收。

4.8 桩帽施工

螺杆桩桩帽采用C45混凝土浇筑, 形状为圆台状, 圆台下断面的直径与桩直径相同, 都为0.5 m, 上断面的直径为1.0 m, 桩帽厚度为0.6 m。

螺杆桩桩基检测合格后, 开始回填土并压实, 在原桩身位置处找到桩的中心点, 以中心点为圆心, 1.0 m为半径画圆, 并用白灰做好标记, 按照标记的桩帽尺寸进行人工开挖螺杆桩桩帽, 开挖时要严格按照设计尺寸进行, 混凝土浇筑采用土模。混凝土到场后, 要先对混凝土的坍落度和入模温度进行测量, 符合要求后开始浇筑混凝土。在浇筑过程中, 需采用混凝土振捣棒振捣。施工完毕后, 将桩帽表面进行抹面, 抹面次数不少于3次, 采用塑料薄膜将桩帽覆盖、养生。

5 施工注意事项

桩的施工顺序应从中间向四周进行。同时, 根据桩的规格, 宜先长后短进行施工, 采取跳跃式的施工, 或采用控制凝固时间间隔施工, 防止桩孔间窜浆或因挤压造成断桩。

螺杆钻具的旋转速度与给进速度必须要有稳定、一定比例的传动关系, 才能形成等螺距的螺纹孔, 并能在不破坏螺纹孔的条件下将钻具旋出。不同直径的螺杆桩其螺距也不同, 因此, 钻机的回转速度和给进速度应该可以无级调速, 才能实现不同转速和不同螺距的任意匹配。同时, 钻机也必须具有足够大的输出扭矩和加、减压能力, 才能将钻具旋转挤压进土层, 在不排土的情况下形成螺纹孔。在下钻和提钻的过程中, 要严格控制钻杆下降、提升和旋转的速度, 使二者保持同步, 以确保在土体中形成较好的螺纹段。

在泵送混凝土前, 要先用清水润管, 再灌注砂浆确保泵管的气密性, 然后灌注部分混凝土进行试通。要尽量保证成桩的连续性, 当间隔时间过长时, 要及时洗管。

清土和截桩时, 不得造成桩顶标高以下的桩身断裂, 扰动桩间土。

在施工过程中, 要及时清除成桩时排出的弃土, 否则会影响施工进度。

在螺杆桩施工中, 每台班都需制作1组试件, 进行28 d强度检验。成桩28 d后, 应及时进行单桩承载力或复合地基承载力试验, 其承载力和变形模量应符合设计要求。

采用经纬仪测量钻杆, 确保桩体倾斜偏差不超过1%.

当土层中有砂层夹层时, 施工采用下开门钻头。下开门钻头的灌注阀门是由下而上打开的, 下钻时, 阀门被土体挡住, 提钻时, 阀门便可自动打开, 可以阻止砂层土对提钻空间的填充。

6 结束语

在郑徐客专用城北站路基施工中, 采用了新型的螺杆灌注桩施工工艺, 机械扭矩潜能大、穿透力强且不受地下水位影响, 对不同土质都具有很强的适应性, 在施工过程中不存在桩端虚土、取土量小、无泥浆的现象, 排除了大量的泥浆处理和运输工作, 不存在清底、泥浆护壁、塌孔、缩径和弃土等问题, 且桩身质量可靠。新型螺杆桩的应用具有很高的应用价值, 有很好的市场前景。

摘要：螺杆桩作为一种新型地基加固形式已被广泛应用于高层建筑施工中, 但在铁路建设中的应用较少。以郑徐客专永城北站路基施工为工程背景, 在高铁建设中首次采用螺杆灌注桩施工技术, 取得了显著的效果, 这一成功案例可为同类施工提供借鉴。

关键词：螺杆灌注桩,高速铁路,地基加固,深厚松软土地区

参考文献

[1]范静海, 肖静静, 潘尧锋.螺杆桩技术及其应用[J].浙江建筑, 2011 (03) .

[2]沈保汗, 王凤良.螺杆灌注桩施工技术[J].建筑技术, 2010 (05) .