余根欽

摘 要 螺桿樁是一種單樁豎向承載力高、造價低、施工快速的新型樁。隨著我國高速鐵路施工技術的迅速發(fā)展，近年這項地基加固技術在高鐵建設中也得到廣泛應用。本文以福廈高鐵莆田站地基處理施工實踐為背景，介紹了螺桿樁施工工藝參數(shù)及質量控制等相關內容，供同類工程施工參考。

關鍵詞 螺桿樁;高速鐵路;工藝參數(shù);質量控制

1螺桿樁受力原理

螺桿樁是在長螺旋鉆孔灌注樁和日本鋼釬維全螺紋預制樁的基礎上的新樁型。其主要技術特征為樁的“上部為直柱型，下部為螺絲型”，變截面樁體更符合附加應力場由上而下減少的分布規(guī)律，樁與土界面構成了機械型咬合。以“螺絲釘比釘子牢固”的道理運用在樁基施工中，使其更牢固的特點得以實現(xiàn)[1]。

2地質條件

適用于淤泥質黏土，粉土，黏土，粉質黏土，中細沙，沙礫石層，強風化層，象皮泥等地層。不受地下水的限制。

3施工案例

新建福（州）至廈（門）鐵路位于福建省沿海地區(qū)，北起福州市，途經莆田市，南至廈門市和漳州市，設計時速350km/h，線路全長277.42km。莆田站DK86+801.42～DK89+300段路基采用螺桿樁復合地基加固，樁直徑0.5m，樁間距1.9m～2.2m，樁長8～24m，樁帽直徑1.4m、厚度55cm的圓形樁帽，正方形布置。樁身采用C25混凝土灌注，樁帽采用C30混凝土，本段樁長總計103810延米/6132根[2]。

3.1 工程地質和水文條件

該段路基位于剝蝕丘陵及丘間谷地區(qū)，相對高差大，地勢稍有起伏，周圍公路相通，交通便利。地層巖性及構造：（0）1，Q4ml雜填土;（0）2，Q4ml素填土;（1）4，Q4al+m粉質黏土，硬塑;（2）1，Q4al+pl淤泥，流塑;（2）3，Q4al+pl粉質黏土，軟塑;（2）4，Q4al+pl粉質黏土，硬塑;（4）1，Qel+dl粉質黏土，硬塑，夾粗角礫;（11）1，γ花崗巖，全風化，土狀，夾強風化碎塊;（11）1-1，γ花崗巖，全風化（砂礫狀），夾強風化碎塊;（11）2，γ花崗巖，強風化;（11）3，γ花崗巖，弱風化;（13）2，δ閃長巖，強風化;（13）3，δ閃長巖，弱風化。該區(qū)震動峰值加速度值0.10g，地震動反應譜特征周期值0.45s。

3.2 施工設備及材料選用

施工設備：本工程選用JZU90型螺桿樁鉆機、HZS120型混凝土攪拌機、HBT60型混凝土泵等。為保證施工過程中，鉆桿下降和提升速度與旋轉速度相對應，現(xiàn)場配備與樁機匹配的自動控制裝置。

施工材料：采用C25混凝土，坍落度為180～200mm。粗骨料為碎石，粒徑為5～25mm。細骨料選用中粗砂，含泥量小于5%，砂率為40%～50%。水泥選用PO42.5普通硅酸鹽水泥，可根據(jù)不同的使用要求摻加外加劑，其摻入量根據(jù)施工條件、氣候條件和混凝土性能要求等因素綜合確定。

3.3 施工工藝流程及質量控制

施工流程：施工準備→測量放線→鉆機就位調平→鉆進成孔→至設計標高停鉆→提鉆同時泵送混凝土→至設計樁頂標高0.5m以上停泵→提鉆至孔口→成樁、移位施工下一根→開挖、截樁頭→樁基檢測→施工樁帽。

施工質量控制：

（1）施工區(qū)域內場地整平、清除草皮、樹根等，不平處壓實，壓實度大于90%為宜，兩側設臨時排水系統(tǒng);

（2）樁機就位后，樁位偏差不應大于50mm。根據(jù)放樣點采用Ф10mm鋼筋打入原地下20cm，并用做好標記，保證鉆機移位及清理鉆渣時，樁位的準確性;

（3）鉆頭對中后，垂直度偏差不大于1%;

（4）下鉆過程中樁機自控系統(tǒng)嚴格控制鉆桿下降速度和旋轉速度，使二者匹配，鉆桿旋轉1周，鉆桿下降1個螺距，鉆至螺紋段設計深度，在土體中形成螺紋狀。鉆進時，轉速宜控制在5～7轉/分鐘，隨地質變化，電流會逐漸變化，當進入設計地層時，觀察電流變化值，終樁以樁長和電流雙控，并記錄深度、地質及電流數(shù)據(jù);

（5）鉆至設計深度后，樁機反向旋轉提升，提升過程中嚴格控制提升速度和旋轉速度，保持同步和匹配，并與該段下鉆時一致。提到螺紋部分頂端設計深度時鉆桿正向旋轉并提升產生柱狀空間;

（6）提鉆桿同時，將混凝土采用高壓泵送（泵壓>6MPa）

方式迅速填滿由鉆桿旋轉提升所產生的螺紋狀空間，提到螺紋部分的頂端時，鉆桿正向旋轉提升產生柱狀空間，并同時向鉆桿內繼續(xù)泵入混凝土。鉆桿提升到最后2m時，將鉆桿內泵送滿混凝土，利用混凝土自身重力將混凝土壓入到鉆桿周圍，并從鉆桿與土層之間的縫隙中壓出地面。如提鉆過程中，發(fā)現(xiàn)地面壓出的混凝土量少，則說明鉆桿內混凝土不足，繼續(xù)泵入混凝土，反之可以繼續(xù)提鉆;

（7）為保證樁頂及截樁質量，混凝土宜超灌0.5m;

（8）待鉆孔中心混凝土形成柱狀體后，緩慢提出鉆頭。再用50型振動棒對樁頂2m范圍混凝土振搗，保證樁頂混凝土密實;

（9）清理樁間土到設計高程位置后，采用專用切樁機截樁頭，樁頭截除后，樁頂平整，樁身無裂紋;

（10）螺桿樁截樁后開挖50cm～100cm，測量計算樁體有效直徑。采用小應變進行樁身完整性檢測，28天后鉆芯取樣檢查抗壓強度并進行單樁承載力檢測。

3.4 總結

在福廈鐵路莆田站路基施工中，對螺桿樁施工工藝、機械性能及不同地層施工參數(shù)進行總結，根據(jù)樁身質量檢測結論，形成了具體質量控制指標。

施工過程中鉆進速度控制：

（1）4粉質黏土σ160kpa鉆進速度為1.05～1.75m/min;（11）1全風化花崗巖土狀σ200kpa鉆進速度為0.52～1.05m/min;（11）1-1全風化花崗砂礫狀σ250kpa鉆進速度為0.35～0.52m/min;

鉆進過程中及終孔電流控制：

（1）4粉質黏土σ160kpa電流值控制在41～49A;（11）1全風化花崗巖土狀σ200kpa電流值控制在71～79A;（11）1-1全風化花崗砂礫狀σ250kpa電流值控制在100～110A;進入（11）3弱風化花崗巖σ1000kpa終孔電流值控制在155～170A。

終孔控制標準：

樁長達到設計深度，并且電流值滿足該地層的試驗電流值，可終孔;樁長達到設計深度，但鉆機電流值小于對應地層的試驗電流值，需繼續(xù)鉆進增加樁長，直到鉆機電流值達到對應地層的試驗電流值方能終孔;樁長未達到設計深度，但鉆機電流值達到對應設計地層的試驗電流值，如樁長偏差在2米以上需上報設計單位，調整樁長;如樁長偏差在2米以內，可以根據(jù)試驗總結電流值直接終孔[3]。

4常見問題預防

（1）導管堵塞：保證粗骨料的粒徑、混凝土的配合比和坍落度符合要求。灌注管路避免過大變徑和彎折，拆卸導管后清洗干凈。

（2）偏樁：場地要平整壓以防鉆機偏斜;開鉆前和鉆進過程中檢查樁機的水平度和垂直度。

（3）縮頸：根據(jù)不同土質，選擇成樁順序，做工藝試驗，以確定合理的參數(shù);

（4）斷樁：保持灌注過程連續(xù)，泵壓>6MPa;控制提鉆速度，確保鉆桿內有0.1m?以上的混凝土，灌注過程中因特殊情況停滯時間大于混凝土的初凝時間時，應重新成孔灌注。

（5）夾泥、氣泡、浮漿太厚：保持鉆桿頂端氣閥開啟自如，防止混凝土中積氣造成樁頂混凝土含氣泡;樁頂浮漿應超灌排除浮漿后終止灌注;已經施工完成區(qū)域設置禁區(qū)，防止機械進入擾動樁頭。

參考文獻

[1] 于慶福.新型螺桿樁在深厚松軟土地區(qū)高速鐵路施工中的應用[J].科技與創(chuàng)新，2014（5）：83-84.

[2] 陳虹瑋.螺桿樁技術施工工藝及造價分析[J].鐵路工程造價管理，

2011，（2）：9-12.

[3] 張偉，彭振斌，李志平.螺桿樁在地基處理中的應用[J].巖土工程界，2007，（11）：41-42.