王峻龙
（中铁十六局集团第五工程有限公司，064000）
【摘 要】本文以南龙铁路某标某某车站地基处理中螺杆桩施工及所取得的各项显著成果为例，为以后螺杆桩的应用提供一些经验。
【关键词】螺杆桩；铁路施工；地基处理
1．引言
螺杆桩工法是在长螺旋钻孔灌注桩与日本钢钎维全螺纹预制桩的基础上研发的新桩型。近年来随着我国铁路施工技术的迅速发展，同时也伴随着螺杆桩各项优点的突显，这项桩基施工技术也逐渐在铁路施工中得到更多更广泛的应用。
螺杆桩适用于淤泥质粘土，粉土，粘土，粉质粘土，中细砂，粒径小于20cm 砂砾石层，卵石层，强风化层，象皮泥等地层，不受地下水的限制。
2．工程概况
南龙铁路某标某某车站位于沙溪河滩及河流阶地，地形较平缓，场区人工填土层较厚，且土质松散，属于软土路基，且本站临近既有铁路和居民区，按设计要求地基加固采用螺杆桩加固。本段共设计有螺杆桩16308根，共227683m。 螺杆桩设计直径0.5m，桩间距1.8m，正方形布置，桩长4.0～20.5m，桩身上部为圆柱形，占总桩长1/3，剩余螺纹部分占总桩长2/3。螺杆桩灌注采用C30细石混凝土，坍落度为160～200mm。
地层岩性：
（1）填筑土：杂色，人工填土，Ⅱ；
（2）粉质粘土：黄褐色，硬塑， [σ]=150kpa，Ⅱ
（3）中砂：黄褐色，饱和，中密， [σ]=200kpa，Ⅱ
（4）粉质粘土(含砾)：灰黄色，硬塑， [σ]=180kpa，Ⅱ
（5）细圆砾土：灰黄色，饱和，稍密，[σ]=250kpa，Ⅲ
（6）粗圆砾土：灰黄色，饱和，稍中密，[σ]=300kpa，Ⅲ
（7）卵石土：灰黄色，饱和，稍密～中密，[σ]=400kpa，Ⅲ
（8）粉砂岩：灰黑色，全风化，[σ]=220 kpa，Ⅲ
3．螺杆桩工作原理
本工程选用的是JZU90型履带式螺杆桩机。施工前先进行场地平整、测量放样，将钻机就位、对中，最后，调整好钻机垂直度后进行钻孔。整个工作原理是钻进过程中，通过钻头及钻杆上的螺纹将周围的土体反出并对孔壁土体挤密。钻进时根据动力头的转速，实时自动调整大卷扬机放钢丝绳速度，使钻杆下降速度和放钢丝绳速度一致。当钻至设计标高后停止转动，同时用高压泵将混凝土通过钻杆中间的泥浆管泵送至钻头，然后反向旋转钻杆并逐渐提升钻头，提钻过程中钻杆的转速和提升速应保持一致，提起速度应均匀。当钻杆螺纹部分提升到顶面设计标高时，直接提升钻杆形成圆柱段，同时，继续浇灌混凝土至设计标高，这样就形成了“上部为圆柱，下部为螺纹”的螺杆桩。
4．螺杆桩施工工艺流程
测量放线→桩基就位→钻孔至设计深度→泵送螺杆桩混凝土→按规定速度边泵送混凝土边提升钻杆至地表→移位施工下一根桩→螺杆桩桩基验收。
5．试桩
5.1施工前，要进行螺杆桩的工艺性试桩试验，以检验施工设备及选定的施工工艺参数，确定钻进速度，电流大小与进入硬层的关系。
5.2进行桩身完整性检测、桩身强度检测，确定桩身成桩28天后抗压强度是否达到设计强度(28天标准轴芯抗压强度不小于20.1Mpa，28天钻芯取样达到设计要求强度等级C30)，为优化施工参数和水泥掺入量、水灰比提供依据。
6．螺杆桩施工工艺参数和控制要点：
6.1施工工艺参数
通过前期试桩结果，证明所采用机械设备和施工工艺满足设计要求。结合近年来我单位参建的铁路、高速公路等工程积累的CFG桩施工经验，确定螺杆桩施工工艺参数如下表：
6.2施工控制要点
6.2.1桩基钻进时，钻杆每旋转一周，钻进一个螺距。当钻至设计标高后提钻时，钻机反向旋转，提升钻杆，钻杆每反转一周，上升一个螺距，当钻杆上升至直杆段时，钻杆转回到正向旋转。
6.2.2螺杆桩由线路中心向两边布设，路基边坡坡脚处设有1排桩。清桩头覆土和截桩时，应避免造成桩顶设计标高以下桩身混凝土断裂和桩间土扰动。
6.2.3施工时应严格按照设计的桩径、桩长、桩位和桩数施工，桩位偏差控制在0.4倍桩径以内，桩长不小于设计长度，垂直度偏差不得大于1%。
6.2.4螺杆桩钻孔、管内混凝土灌注成桩施工在钻至设计深度后，要控制好拔钻杆时间，混凝土泵送速度应与提钻速度相匹配，不得停泵待料。
7．螺杆桩适用于本工程的施工优点
7.1与冲击成桩相比施工无嗓音、无振动，并且对已完成的桩无影响，尤其适用于建筑物或居民区附近等有抗震要求及噪音要求的区域使用。
7.2与CFG钻机及其他以泥浆护壁成孔的灌注桩相比，有不存在泥浆污染的优点，同时避免了泥浆隔断桩身与土体，使桩的摩擦阻力大大增加，同时还有无需弃土的优点。
7.3挤密效果好，由于螺杆桩属于半挤土成型桩，所以在成桩的同时，不仅消除了桩壁土的松散现象，还能对桩周围土体起到适当挤密的效果。
7.4与泥浆护壁成孔的灌注桩相比，孔底没有沉碴，这样即省掉了清孔的麻烦又能更好的保证桩身的承载力要求，同时也能满足成桩质量的要求。
7.5用工少、工效高，履带式螺杆桩机移动移动灵活方便，桩机电气液压采用集中控制，操作方便，减少了工人的劳动强度，功效远远高于步履式，此外在本铁路项目地基处理实际应用中达到400m/每天的成桩速度，也是其他桩机无法达到的。
7.6由于桩身带螺纹，使桩的摩擦阻力大大增加，同时螺纹部分代替了部分混凝土，经过实际测算，可节省混凝土25%左右，经济效益显著，而桩基施工过程中无噪音、无泥浆排放、无弃土等特点也使得螺杆桩施工的社会效益明显。
8．施工中常见问题的原因分析及处理方法
本车站站场路基地表土为人工回填土，地面高低不平，承载力低，根据施工需要，将原地面腐殖土清理整平后，铺设50cm厚工作垫层，并整平压实。垫层材料主要是利用隧道洞碴、路基弃土以及填砂。利用洞碴时均提前清除粒径较大石块，以免引起桩尖偏斜造成桩位偏差。在施工中由于地质条件和各种不利条件的影响，仍有各种影响施工的情况存在，以下仅列出我项目施工过程中遇到的几种常见问题及处理方法：
8.1遇到硬物处理办法
钻进过程中，当遇到石块、卵石及混凝土块无法继续钻进时，如果其位置在地面下较浅，利用挖掘机挖除回填后可继续施工，在地面下较深，移动钻机在桩位允许偏差的20cm范围内开钻。
8.2偏桩
偏差多由于场地承载力低的原因造成桩机不均匀下沉，应采取的控制措施：
施工前清楚地表杂填土，并对地下障碍物进行清除，平整压实作业场地至设计承载力，严防钻机由于基地承重力不足造成钻孔偏斜；
桩位测量放线时将误差控制在允许范围内，对桩机的水平度和垂直度应在钻前、钻中全程检查控制，出现偏斜随时调整。
8.3断桩、夹层
断桩、夹层一般是由于提钻过快导致泵送混凝土与提钻速度不匹配，或者是与邻桩太近串孔造成。应采取的控制措施：
确保混凝土灌注的连续性，必要时可采取加大混凝土泵量，增加混凝土罐车等措施。
控制提钻速度，确保钻杆内有0.2m3 以上的混凝土留存量，如灌注过程中因意外情况造成灌注间歇时间大于混凝土的初凝时间时，则应重新钻孔、灌注。
结论：实践证明，南龙铁路某标施工中所采用的螺杆桩基是成功的。它具有高效和节省混凝土的特点，在降低了施工成本的同时，还大大的缩短了工期。螺杆桩施工无噪音、无泥浆、无弃土等特点也符合当前绿色环保的施工理念，社会效益显著。相信随着这些优点的逐步突显，螺杆桩这项技术也会在以后的施工中被更加广泛的推广。
参考文献：
[1]螺杆桩设计与施工技术规程（CFG- LGZ-2006JG）
[2]胡学文.长螺旋钻孔压灌混凝土桩施工技术应用.[J]《四川建材》.2012
[3]薛淑华. JZU90桩机的改进 [J]科技传播，2014
论文作者:王峻龙
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年3月总第208期
论文发表时间:2016/6/13
标签：螺杆论文; 钻杆论文; 混凝土论文; 钻孔论文; 泥浆论文; 速度论文; 钻机论文; 《工程建设标准化》2016年3月总第208期论文;