长螺旋钻孔素混凝土桩在高速铁路施工中的质量控制

吴跃钢，徐菁

（1. 武汉金瑞威基础工程有限公司，湖北武汉，430080；2. 武汉高力源工程技术有限公司，湖北武汉，430072）

长螺旋钻孔素混凝土桩在高速铁路施工中的质量控制

吴跃钢1，徐菁2

（1. 武汉金瑞威基础工程有限公司，湖北武汉，430080；2. 武汉高力源工程技术有限公司，湖北武汉，430072）

在高速铁路建设中，桩基质量是基础保证。本文分析了在软土层应用长螺旋钻孔中，使用素混凝土灌注桩的工艺流程、过程控制、关键技术等，提出了桩体材料要求，以及施工工艺、质量控制及具体措施等。本文对施工单位具有参考作用。

素混凝土灌注桩；长螺旋钻孔；施工技术；质量控制

引言

新建的铁路武汉至广州客运专线——XXTJⅡ标湖南北段，施工里程范围为DK1451+523.48～DK1474+600，其中包括长螺旋钻孔素混凝土桩地基处理约20万延米。设计直径50 cm，正三角形布置，间距为1.4 m～2.0 m，桩长4 m～18 m，设计要求桩穿过软弱土层至硬土层，且不小于1.0 m或至岩层顶面。

地质情况为：①淤泥质粘土，淤泥，褐黄色～棕黄色，软～可塑；②粘土，粉质粘土，硬塑；③全风化泥质砂岩。地下水类型为第四系孔隙潜水，埋深7 m～10 m左右。

1 施工准备

根据地质条件，首先确定桩施工范围，用挖掘机或推土机进行场地平整，清除地表种植土。其次进行基底碾压密实，在场地周边设置0.4 m×0.4 m的排水沟，表面设置排水坡。

1.1技术准备

施工单位按照规范对测量仪检定。测放桩位时，桩位中心点用木桩打入地下，用双飞粉标识桩周。测量误差预防方面，坚持测量放样采取双检制、交叉复核制。

按照设计图纸计算每根桩的设计桩长并进行编号，计算混凝土浇筑时输送泵与钻头匹配的提升速度。

1.2成桩工艺试验

为了满足设计和规范的要求［1，2］，施工前进行成桩工艺试验，确定混凝土设计配合比、搅拌时间、坍落度、钻机拔管速度等各项工艺性参数；确定桩与桩之间成桩过程中的影响程度。本段路基选取9根桩作为试桩。

1.3 原材料准备与检验

桩体所使用的各种原材料必须满足设计的质量要求，配合比为：

水泥：粉煤灰：砂：石：水：外加剂=1：0.67：4.49：4.87：0.67：0.018

桩身混凝土28天龄期抗压强度不小于15 MPa，坍落度控制在180 mm～200 mm。

检查原材料（钢材、水泥、砂石料等）的重点是对料源进行调查并进行取样检验试验。在材料到达工地后，分批按规定取样检验，试验合格后方可使用。

检验数量：同规格且连续进场的碎石和中粗砂，各自每400 m3为一批。同规格且连续进场的散装水泥，500 t为一批。必须在现场请监理工程师见证取样，每批抽样检验1组。

检验方法：严格查验产品质量证明文件。在水泥库抽样检验水泥强度、安定性、凝结时间；在料场抽样检验碎石和中粗砂含泥量、筛分试验检验其颗粒级配。

2 施工工艺及技术特点

2.1施工工艺

施工工艺的流程为：施工准备→测量放线→桩机就位→调平机身→钻孔至设计预定标高→按给定配合比搅拌混凝土→启动混凝土泵通过钻管内泵送混凝土→均匀拔管并灌注混凝土至桩顶→钻机移至下一桩位→成桩验收［3］。

2.2关键技术

2.2.1严格控制混凝土强度

2.2.2协调泵管压灌混凝土量和拔管速度

由于成桩工艺通过泵管连续灌注混凝土，不易产生断桩、缩颈、塌孔等质量问题，因此连续灌注混凝土也是质量控制重要技术指标之一［4］。操作中，泵管压灌混凝土量和拔管速度的协调配合就显得格外重要。

2.2.3桩长的达标设计

为使其获得较大的单桩承载力，在施工过程中，孔壁无泥皮、孔底无沉渣非常有利于承载力的发挥，桩端土和桩周土经带泵压的超流态混凝土填充、渗透、挤密，提高了桩端阻力和桩侧摩阻力，从而大大提高了单桩承载力。因此，确保足够的设计桩长是获得较高承载力的根本保证。

3 预防施工质量问题及质量控制

在高速铁路建设施工中，也会出现部分桩位偏移，导致窜孔、堵管、空芯桩头和缩径等现象［5］，主要原因为混凝土配合比不合理、骨料偏大、和易性不好、泌水、离析、坍落度不符合要求，施工操作不当，排气阀不能正常工作，混凝土泵送量和拔管速度配合不协调等［6］。

在施工中，质量控制的关键点是桩位偏差、混凝土强度、垂直度、断桩、桩长共五项内容。下面对现场管理和监控要点［7］进行论述。

3.1钻机钻进成孔

桩位偏差的控制方法为，先将钻杆对准桩位中心，偏差不大于50 mm，同时关闭钻头阀门。向下移动钻头触及地面时，复核确认桩位偏差达到规范要求后，此时才可以启动电机钻进；先低速回转钻钻进，待钻头进入地层1 m的深度后机身平稳，此时才可以加快钻进深度。同时检查钻孔的垂直度偏差，这是通过在钻架两面悬挂垂锥的方法来控制的，桩身垂直度偏差不得大于1%。

算法是在TI公司发布的CCStudio v3.3开发环境下编写与调试的，采用的开发板是中国源创力YCL-DSP2812pro配合TDS510-USB2.0的仿真器使用，为了方便DSP之间的程序移植采用了通用的C语言作为程序设计的主要语言，并结合CCStudio v3.3的特点，部分程序嵌入汇编命令，提高程序的运行速度。整个项目程序包括主程序、系统初始化程序、外围设备初始化、中断服务程序和LCD显示程序。限于篇幅原因，在此仅给出主程序和ADC中断服务程序。

处理措施：在钻进过程中若出现垂直度偏差，应立即停止钻进，且必须调整好长螺旋钻杆垂直度后方可再行钻进。在成孔的过程中，操作人员若发现钻杆摇晃或钻进困难，应该放慢进尺，防止钻孔偏斜、移位。

桩长的控制方面，关键是做好地质情况的复核工作，钻进达到设计深度时，要确认桩尖是否已经达到持力层足够深度，根据钻机塔身上的进尺标记，成孔到达设计标高时，结合钻进的速度、电流表读数等条件，确认是否进入硬土层 1 m或至岩层顶面，经复核后停止钻进。

检验方法：测量钻杆或钻孔深度，检查是否达到设计深度标志。

3.2混凝土搅拌

混凝土搅拌配合比执行方法为，每盘料拌合时间不得少于90 s，坍落度控制在180 mm～200 mm。

检验数量：施工单位每台班抽样自检3次，并按自检数量的20%见证检验或按照10%平行检验。

检验方法：现场坍落度试验。

混凝土强度是质量控制的最重要指标之一，必须符合设计和规范的要求。

检验数量：每台班做一组（3块）试块，并按自检数量的20%见证检验，或按照10%平行检验。

检验方法：每台班制作混凝土试块，进行28天标准养护试件抗压强度检验。

3.3灌注及拔管

成孔达到桩长设计要求后，停止钻进，启动卷扬机拔管泵送料，第一次提钻高度小于20 cm，确认混凝土泵出钻头阀门至孔底后，再连续匀速提拔钻头，拔管速度控制在2.0 m/min以内，严禁超速提拔，同时保持排气阀正常工作，防止排气阀被水泥堵塞。

混凝土必须连续灌注避免断桩，桩顶灌注标高应超过设计高度0.5 m。

混凝土灌注时断桩的处理方法：在灌注混凝土过程中，若出现断桩应迅速将钻杆提出，回填钻孔后，重新钻孔并灌注混凝土。

混凝土连续灌注的数量和速度也是质量控制的重要指标，每根桩的混凝土灌注量不得少于设计的灌注量。

检验数量：对每根桩进行检验，监理工程师按照施工单位抽样数量的20%进行平行检验。

检验方法：料斗现场计量或混凝土泵自动记录。

3.4钻机移位

成桩施工完成后，在钻机移位进行下一根桩的施工时，应根据轴线或周围桩的位置进行复核，保证桩位准确。

桩施工完毕后，按要求清除桩周的弃土，清运时不可对设计桩顶标高以下的桩身造成损害。要按照设计桩顶标高截除桩头多余部分，桩顶端浮浆应清除干净，桩的有效长度应满足设计要求。

检验数量：施工单位对每根桩进行检验，监理工程师按照自检数量的20%进行平行检验。

在施工中需加强泵送混凝土成桩的施工控制以提高成桩质量，以及加强各工序及施工人员之间的配合，提高成桩的速度。

4 结语

本文介绍了长螺旋钻孔素混凝土桩在高速铁路地基处理施工中的应用，阐述了桩的施工工艺、质量控制，提出了质量控制的关键点及措施，有一定的借鉴作用。

工程实践表明，长螺旋钻孔素混凝土桩具有施工技术成熟、速度快、质量容易控制等特点。刚性桩的特性、桩与土的共担作用，能够大幅提高软土地基承载力。处理后的高铁路基沉降量小，表明其是质量稳定可靠的地基处理新技术。

［1］客运专线铁路路基工程施工技术指南. TZ212-2005［S］.

［2］高速铁路设计规范（试行）. TB10020-2009［S］.

［3］刘建刚. 铁路路基CFG桩施工工艺探索［J］. 经营管理者，2013（16）: 409.

［4］黄长生， 危伟. 公路工程应用CFG桩施工技术探讨［J］. 江西化工， 2010（2）: 150-154.

［5］马少雄， 谢楠. CFG桩施工技术在大西客运专线中的应用［J］.石家庄铁路职业技术学院学报， 2011， 10（2）: 37-40.

［6］蒋全. 武广铁路客运专线软弱土地基CFG桩加固处理施工质量控制探讨［J］. 广东科技， 2007（3）: 149-151.

［7］赵彦刚. 长螺旋成孔泵送混合料施工CFG施工工艺及质量监控要点［J］. 中国科技财富， 2008（12）: 17.

Quality Control of Long Spiral Drilled Plain Concrete Pile in High Speed Railway Construction

Yuegang Wu1， Jing Xu2（1. Wuhan Jinruiwei Foundation Engineering Co.， Ltd.， Wuhan， Hubei， 430080， China；2. Wuhan Gaoliyuan Engineering Co.， Ltd.， Wuhan， Hubei， 430072， China）

In the construction procedure of high speed railway， the quality of pile foundation is the guarantee basis. In this paper， the pile material requirements， construction technology， quality control and measures of long spiral drilling element concrete filling pile in the construction of high speed railway are discussed. This paper has reference value for construction organization.

Plain Concrete Grouting Pile； Long Spiral Drilling； Construction Technology； Quality Control

TU502

A

2095-8412 （2016） 04-769-03

工业技术创新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.051

吴跃钢（1958-），男，河南人，汉族；学历：工程硕士；职务：总工程师、高级工程师。研究方向：岩土工程勘察设计与施工。

E-mail: whrwkcsjy@163.com

徐菁（1975-），女，湖北武汉人，汉族，学历：工程硕士；。研究方向：项目管理。

E-mail: 632298076@qq.com