浅析钻孔灌注桩在高铁线路桩基工程中的应用

浅析钻孔灌注桩在高铁线路桩基工程中的应用

顾维伟

江苏苏州215009

摘要：随着我国高铁等公共交通建设快速发展，其建（构）筑物基础大量采用桩基础，钻孔灌注桩因单桩承载力高、适用性强、性能可靠等优点而得到普遍采用。

关键词：钻孔灌注桩、高铁线路桩基、应用

引言：近年来，我国的高速铁路公共交通建设事业突飞猛进，其中的以高速、准点、环保等受到大家的青睐，成为出行的主要交通方式，伴随线路的桥梁、车站站房、站场等设施地基基础工程因其分布地域广、社会经济条件和自然环境差异大，地貌多变，有平原、山岳、丘陵、河谷沼泽等；地质条件复杂，有土层、岩层、洞穴、河塘等，地基基础处理类型应根据当地施工条件因地制宜进行选择，其中的钻孔灌注桩因单桩承载力高、适用性强、性能可靠等优点而得到普遍采用。笔者根据在商合杭高铁线郎溪站房桩基试桩工程施工的情况总结一下体会，以便对类似工程的施工提供有益的启示。

一、工程概况

工程位于皖南郎溪境内，当地经济条件属中等水平，交通运输条件较为便利，地形地貌为丘陵地带，平地、山丘土包交替出现，地表植被发育。拟建物坐落在小山包上，场区已经开挖整平，和外界运输通道畅通，施工条件良好。

（一）地下地质条件：

地下岩层自上而下分别为：①层人工填土，层顶埋深0.00m；②层粉质粘土，厚度0.70~5.00m，强度低，属高压缩性土层，场内局部分布；③层全风化花岗岩，厚度1.80~20.40m，强度较高，工程地质性能一般，分布不均匀；④层强风化花岗岩，厚度0.80~7.20m，工程地质性能较好，基岩压缩性小，侧阻力和端阻力分别为200/2300KPa，作为拟建物基础持力层；无其他不良地质现象。

设计要求

根据拟建物特点、地质条件等因素，设计采用钻孔灌注桩基础，桩径φ700mm、桩身砼强度C35(P6)，主筋采用16Φ16通长筋，桩长约20m，桩端进入持力层④层强风化花岗岩不小于2m，先期施打6根试桩，其中3根兼作工程桩，另3根作为破坏性试验桩，工程桩试桩单桩承载力特征值800KN，破坏性试桩承载力加载至破坏。

二、施工情况综述

调集25吨吊车、220型大挖机、300KW发电机各1台及其它辅助设备配合施工。

先期组织3台ZZ-6A型冲击式工程钻机各打1根桩，该种机型优点是机械投入少、成本低，缺点是施工效率低、钻孔较慢，成孔耗时均在60小时左右，在进入持力层④层中进尺15cm/小时左右。

随后投入1台360型旋挖钻机，共打3根桩，优点是自行式、机械化程度高、使用柴油发动机，无需外接电源，钻孔进尺快，成孔均在3小时左右，不足之处是该机械台班使用费较高、成本高、代价大。

主要施工流程

平整场地—测量定位—埋设护筒—桩机就位—钻机钻孔/一清—制作安放钢筋笼—安装导管/二清—灌注砼

平整场地

使用挖机等机械在施工区域平整场地，开挖泥浆池，辅以钢板铺筑场内道路和场区与外界的连接通道。

测量定位

用GPS定位系统在场区附近设置基准点，根据设计图纸测定试桩位置和地面高程。因山区GPS信号不稳，使用全站仪校验桩位、水准仪测量高程。桩位误差保持在2cm以内。

桩机就位

桩位施工区域地面压实平整，用道木、石块等器材塞填固定机械、防止移位，确保基座稳定水平、机架垂直度保持在1%以内。

埋设护筒

护筒直径比设计桩径大20cm，用对拉十字线方法作好标志，护筒埋设后恢复桩位中心。护筒顶面标高比自然地面高出20cm左右，溢浆孔口置于流向泥浆循环池一侧。

钻机成孔

冲击钻机是用一个冲击锺反复冲砸土层、岩层，使块状岩石破碎呈颗粒、粉末状在泥浆携带下自下而上流出，泥浆比重在1.15—1.3左右，粘度18—22s左右，过小出渣效果差，过大护壁较厚，削减桩侧摩阻力。

旋挖桩机是用专用的筒状取土钻头在钻杆强大的旋转扭矩下钻进后掏出成小块状的土岩块，本场地地下水位较浅，地下岩性较为单一，采用干钻方式。

为配合钻孔，在邻近位置就地取材，挖取优质粘土用于人工造浆备用。

在钻进时对照地质报告剖面图及时取样，岩性简单时平均1组/1m，在岩层交界面或进入持力层时增加取样频次，湿钻时用取样器捞取，样品用封口袋装好，及时贴上标签后封存保管。

终孔后用探笼检查成孔孔径、垂直度等。

一次清孔

冲击钻清孔时输入的泥浆比重保持在1.15—1.2左右；旋挖钻机清孔时更换平口捞渣斗。一清完成后用钢丝绳测绳悬挂5KG吊锺测量孔深及沉渣厚度。

钢筋笼制安

严格按设计图纸和施工规范制作，主筋/箍筋/加强筋间距偏差尺寸符合要求，主筋接头在同一剖面上不大于50%，接头部位放置在受力部位1/3处，箍筋和主筋全部满焊。

因桩端持力层深度不确定，上笼、中笼可先做好，下笼等孔深确定后再制作。

每隔4米在笼四周均匀安放4个砂浆保护层垫块。

安装导管

用于砼灌注的导管均进行气密性试验，压力不小于1.3倍孔内导管最大承压值，经计算约在0.6MPa左右。

导管安装时接头处放置密封圈，丝扣完好，导管底端距孔底保持在0.5—0.8m左右。

（3）二清完成后孔底沉渣厚度不超过5cm。

砼灌注

提前和砼供应商确定浇筑砼的品种、强度等级、数量、供应时间等。砼到场后先检查砼配合比通知单，检测坍落度，其指标在180—220mm。

二清完成后在30min时间内浇筑砼，如超过时间沉渣厚度超过允许范围时要重新清孔。

根据计算的初灌量，配备1.5立方米的灌料斗，砼车下料时呈连续状，确保埋管深度。灌注时经常检测砼面高度，计算埋管深度和可拆卸节数。

旋挖机施工时孔内泥浆液面较低时注入比重1.15—1.2左右的泥浆，以保证砼的密实度。

（5）桩孔内泥浆全部顶起，砼浮浆泛出并清理后，安放桩帽、浇筑桩头，桩头位置用振动棒振捣密实，终凝后用土工布覆盖、定期浇水养护。

（6）每根桩制作2组试块，拆模后写上标识放入养护池养护。

三、施工质量保证措施

为保证施工质量达到合同约定的目标，主要采取如下措施：

组建有管理经验的项目领导机构，选择熟练的、信誉好的施工机组，专业人员均经过相关技能培训，特殊工种人员持证上岗。

组织技术人员认真学习施工图纸、分析地勘报告、参加设计交底，明确设计意图。

编制的施工方案经审批后作为施工的指导依据，并根据实际情况及时修改、补充相关内容，确保方案具备可操作性。做好施工机组的技术交底工作。

有健全的质量管理网络，层次分明。严格按设计要求和施工规范规定操作，自检他检、内检外检相结合，施工方有班组检查、项目部等检查，施工方自检合格后报监理方（建设方）等抽检验收。

选用合格的原材料，砼采用商品砼，钢筋（电焊条）等均具备质保书，钢筋原材和接头焊接试拉件按规定批次、代表数量等要求见证抽样复检，结果合格后才予以使用。进场材料均妥善保管，做好防雨防潮措施，有专门的作业加工棚。

进场机械设备、器材性能良好，做好日常检修保养工作，重要易损坏的部件和设备有备用品，做到有备无患。

对施工方案、人员、材料、设备、工序等及时向监理报验，没通过审批、验收不进入下一环节。做好施工原始记录，施工资料和实际施工同步。

四、结束语

试桩静载检测后设计方根据检测报告对工程桩设计方案进行修正，这是试桩基本的目的，同时经过这次试桩工程施工，各方相互之间协调配合得到了磨合，施工方获取了第一手宝贵的资料，为后续工程桩的施工积累了经验。

本工程成桩采用二种施工机械设备，各有所长，除成孔工艺环节有所不同之外，其他施工步骤基本相同。在实际施工中，只能根据现场施工条件、地质条件、技术能力、装备水平、工期要求、环保要求、造价成本等综合因素由决策层取舍。