铁路施工中大孔径钻孔桩技术在软土地区应用

屈涛

（中铁七局集团第五工程有限公司）

铁路施工中大孔径钻孔桩技术在软土地区应用

屈涛

（中铁七局集团第五工程有限公司）

随着我国社会经济的不断发展，铁路铁网建设已经成为了我国的重点基础设施建设项目。在实际的施工过程当中，经常会遇到在软土地段修建铁路的情况。因为软土性质的特殊性，在铁路施工当中的大孔径钻孔桩施工技术的难度非常大。本文重点探讨了软土地基的基本特性以及铁路施工软土地区大孔径钻孔桩施工的主要问题，并提出了铁路施工软土地区大孔径钻孔桩施工要点。

铁路施工；大孔径钻孔桩技术；软土地区

1　引言

科学技术的发展带来了先进的交通运输方式，全球化的推进最终依赖于越来越先进的交通方式。为了更好的促进经济的发展，各个国家都在着手改进铁路交通系统。铁路交通运输给经济的发展提供巨大的推动力，所以铁路建设已经成为了现代化社会基础设施建设的重点内容，铁路施工技术就显得异常重要。其中大孔径钻孔桩技术是在铁路施工当中比较常见的技术之一，在软土地区的铁路建设当中发挥了巨大的作用。

2　软土地基的基本特性

2.1抗剪强度低

软土通常呈现软塑或者是流塑的状态，土的抗剪强度与加荷速度以及排水固结条件紧密相联，不排水三轴快剪所得到的抗剪强度非常小，而且与其侧压力大小没有联系。排水条件之下的抗剪强度随着固结度的增大而增大。所以软土的抗剪强度与其排水量有一定关联，如果采取科学合理的排水措施，就能够有效提升高软土的抗剪强度。

2.2渗透性弱

虽然软土的含水率比较高，但是它的渗透性却比较弱，软土的渗透系数通常在1×10-4～1×10-8cm/s之间，然而绝大多数的滨海与三角洲软土地区，因为该土层当中掺有数量不同的薄层或极薄层粉、细砂与粉土等，所以在水平方向的渗透性比垂直方向大得多。因为软土的渗透性比较弱以及含水率大，那么就极易降低土地地基的凝固速度，并且因为后期有效应力增长比较缓慢，导致土体受到荷载作用之后会产生比较大的孔隙水压力，这对于地基强度有显著的影响。

2.3孔隙比大

由于软土多位于沿海、胡泊等地，通过河流的沉积物和冲积物不断累积形成，因此在形成过程中由于缺乏外部作用力而导致孔隙比较大，同时由于处于滨水地区，所以土体的含水量也较大，淤泥灵敏度高，这就造成后期钻孔桩施工时降排水工作量较大等问题。

3　铁路施工软土地区大孔径钻孔桩施工的主要问题

3.1压缩性显著

软土土层由固结土和微超固结土组成，有时在部分新形成的软土土层中还会发现欠固结土。软土具有很强的可压缩性，其压缩系数通常不低于0.5MPa-1，一旦受力，就会在载荷的作用下发生不均匀变形。如果在软土地基上建立建筑物，会形成很大的不均匀沉降，给工程地基稳固性带来损害，严重威胁建筑质量安全。

3.2施工过程中成桩挤土效应

在施工过程当中因为桩对土体的挤压使得土体浅层凸起或者深层土体横向挤出，挤土效应会对周遭路面与建筑物产生比较大的影响，导致开挖基坑坍塌，或者使得已经开始打桩的桩体产生倾斜或者浅桩上浮的状况。如果桩的周围是非饱和土层，那么很有可能因为桩的挤压导致土体产生收缩，进而有效减少挤压所产生的应力。但是如果土体是饱和土，那么就会因为土体的无法收缩，产生位移而发生土地的挤土效应。所以在沉桩的时候，一定要考虑到土体的挤压作用。

3.3软土剪切蠕变

软土地基因为抗剪强度比较低，所以在进行地基开挖的时候，一定要采取分层开挖的形式，而且每层开挖的高差不能大于1m。然而在施工过程中，因为操作人员的操作失误或者赶工期，开挖软土地基不遵守开挖的准则，无顺序或者大面积开挖，最终会造成基桩的侧移、倾斜、折断等。在对软土地基进行开挖之前，应该做好相应的排水工作，以此来降低土体的流动性，提升软土地基的抗剪强度。

3.4成桩工艺选择不当

在选取成桩工艺的时候，应该结合软土地基的实际状况，对土体当中具体的含水量、渗流状况、流土等特征进行相应的分析，并且选取适宜的成桩方法。如果选取不当，桩锚支护没有设立止水帷幕或者是降水没有到位，就可能因为水位不稳定而产生降水井跟坑内的挖孔桩维持一定的水力联系，进而引发渗流而卷走泥沙，引发离析现象。如果在施工之前没有对软土进行仔细的分析，就有可能导致施工当中因为临时支护选取不到位而没有办法对土体进行科学的约束，进而使得土体产生非均衡流失，使得桩体受到土体不均匀的水平推力而产生倾斜。

4　铁路施工软土地区大孔径钻孔桩施工要点

4.1钻机安装及钻孔

因为旋挖钻机的机身比较重且动力大，钻机配有履带以此来适应不同的地层，但是为了确保施工当中钻机的稳定性以及水平，在钻机就位之前应该对松软地层进行地基加固处理，采取铺设钢板或者抛填片挤於的加固方式，以增大地基的承压力，维持机械的水平度。钻头或者钻杆中心跟护筒中心的偏差要小于等于5cm。开孔的孔位一定要精准，应该使得初成的孔壁竖直、圆顺，直径为2.5m的钻孔桩成孔分三次钻孔，首先采用直径1.5m的钻头旋挖成孔到达设计深度之后，然后分别采用2.0m、2.5m的钻孔来扩孔成孔。在钻孔过程当中应该时时关注地层的变化，并且与设计图纸进行仔细核对，结合不同的地层控制钻机的钻进速度，避免钻进速度过快而引发塌孔。

4.2成孔过程的钻机控制

在铁路的施工过程当中，如果遇到软土地区的土质，在进行钻孔方法选择与钻孔机械的控制跟通常的图纸钻孔方法是有一定区别的。钻机的控制不可以一味追求进度而完全选用全压力、高速进尺的方式，这样或许会对土体产生一定的影响，使得扩孔过大，而且在一定程度上也会增加混凝土的用量，引起资金的浪费。所以，在软土地区进行钻孔桩钻孔的时候，应该采取压力表的方法对钻孔压力进行控制，进尺速度应该控制在0.8-1m/h，孔底压力不得超过钻杆、钻头以及配重总和的70%，进而实现对扩孔系统的有效控制，并且确保软土地基的稳定。

4.3成桩的质量控制

对于成桩的质量控制是软土地区大孔径钻孔一定要做到的技术关键点。在钢筋笼装设之后，应该下导管对桩孔开展二次清孔。在清孔之前应该对导管的水密承压和接头抗拉性进行详尽的试验，并且要确保导管内壁光滑，在试验结束之后对管壁从上到下进行标号并且要标注上相应的尺度。在装设导管的时候采用导向架，保证导管处在钻孔中心，避免在灌注的过程当中挂在钢筋笼上。在进行灌注之前要对导管进行升降试验，保证每个导管的接头质量，并且要控制好导管下口的悬空高度。在进行混凝土灌注的时候，如果混凝土面靠近钢筋笼底部的时候，应该减慢浇筑的速度，并且确保导管的埋深足够大，防止因为混凝土向上的冲击力使得钢筋笼上浮。在混凝土面与钢筋笼底交错的2m之内，应该增加灌注速度以此加大钢筋笼的埋深。

4.4钢筋笼施工及混凝土灌注技术

吊装钢筋笼时要小心操作，动作缓慢轻容，防止钢筋笼与孔壁发生碰撞，损坏孔壁。钢筋笼就位并检查合格后进行固定处理，然后开始浇筑混凝土。混凝土自身质量和施工特性是工程质量是否合格、工程实施是否顺利的重要因素。要严格控制混凝土质量，正确配制混凝土浇筑料。浇筑时要保证作业的连续性，严禁中断。

4.5钻孔异常处理

在进行钻孔的时候，经常会遇到各种钻孔异常的问题，应该结合实际情况进行及时的处理，其中塌孔在软土地区进行大孔径钻孔桩的时候是非常容易产生的情况。在进行钻孔的时候，如果发现钻孔中的水位下降速度非常快，而且孔扣产生细密的水泡，那么非常有可能发生了塌孔，这个时候应该立刻停止钻孔作业，并且尽早找到引起塌孔的原因。泥浆比重不合适、水头高度不够、钻头转速太快或者空转时间过长都极易引起塌孔。假如发生的塌孔不是很严重，在经过探讨之后可以采用大泥浆比重、加高水头、埋深护筒等措施确保孔洞的稳定之后继续钻进。

5　结语

综上所述，在铁路施工当中，如果遇到软土地基，应该采取相应的措施及时处理，大孔径钻孔桩是处理软土地基最为常用的方法之一。在进行施工的时候，应该充分了解软土地基的基本特性以及施工当中可能会遇到的问题，做好成孔当中的钻机控制，护壁泥浆与轴线的控制以及钻孔的异常状况处理。通过施工过程中各个技术的应用，确保铁路施工的顺利开展，促进我国交通运输业的发展。

[1]葛志伟.分析铁路施工中软土地区大孔径钻孔桩技术[J].黑龙江科技信息，2014（09）.

[2]杨科，贾坚，谢小林.软土地区地铁车站沉降耦合的桩基计算及分析[J].地下空间与工程学报，2009.

[3]胡存豪.铁路施工中软土地区大孔径钻孔桩技术要点[J].赤子，2012（6）.

U213.1

A

1673-0038（2015）48-0253-02

2015-11-1

屈涛（1982-），男，工程师，2005年毕业于华东交通大学土木工程系，建筑工程专业，主要从事铁路工程、房建工程的技术及管理工作。