大孔径钻孔桩技术在软土地区铁路施工中的应用研究

大孔径钻孔桩技术在软土地区铁路施工中的应用研究

郭伟

四川  成都 610000  中国水利水电第七工程局有限公司

摘要：随着国家经济水平的日益提升，铁路铁网修建已是国家的核心基建项目。施工阶段常常面临软土区铁路修建现象，由于软土性质比较特殊，修建铁路时采用大孔径钻孔桩方法比较困难。文章着重探究了软土地区的性质，系统参数了软土地方铁路建设中大孔径钻孔桩方法的具体运用。

关键词：软土地区；铁路工程；大孔径钻孔桩

    因为铁路修建需要跨过狭长的区域，所以施工阶段常常遇见软基处理情况，经提升软土区处理质量，可以减少不同地方地质地貌、气候条件等铁路施工带来的严重影响，从而大大提升铁路运行阶段的安全性。施工过程，采用大孔径钻孔桩方法处置软土区具有显著成效，所以有必要对这种技术进行深究。

1、软土地区的性质

1.1防剪强度小

软土一般是软塑状和流塑状，土体防剪强度和加荷速度及其排水固结条件息息相关，不排水三轴快剪获取的防剪强度很小，并且与之侧压力大小无关联。排水状态下的防剪强度伴随固结度的加大而变大。因此，软土防剪强度与之排水量有联系，若采用规范的排水措施可以明显提高高软土区防剪强度。

1.2渗透性差

    尽管软土含水率很大，但其渗透性很差，软土渗透值一般在1×10-4-1×10-8cm/s以内，尽管很多滨海和三角洲软土地方的土层内掺有数量不一的薄层和极薄层粉、细砂和粉土等，因此水平方向渗透性明显大于垂直方向的渗透性。由于软土渗透性较差和含水量大，容易减小路基固结速度，而且由于后续有效应力增加较慢，使得土体受荷载影响后出现很大的间隙水压力，极大影响路基强度。

1.3间隙比大

    因为软土大都在沿海、湖泊等区域，经河流的沉积物与冲积物持续积累产生，所以形成阶段因缺少外部作用力而造成间隙比很大，而且因为处在滨水地方，因此土体含水率很大，淤泥灵敏度大，导致后续钻孔桩操作时降排水任务量多。

2、软土区铁路建设中大孔径钻孔桩方法的具体运用

2.1桩位放线与设置定向钢护筒

规划铁路修建方法前，要在制定地方完成桩位放线和逐层设置定向钢护筒。根据施工图内容，采用全站仪在指定地方完成打桩定位，再由专业人士选择桩基中心支护点。一般桩基长度和基坑深度的比例是1:2，便于当路段出现异常现象时能在允许范围内进行调整与维护。定位结束后要设计桩基精度，具体内容见表1。

表1 桩基精度

结合表1数据内容确定和预算桩基各角度及精度。利用全站仪和水准仪完成桩位定位放线，采取十字法管控桩位。在基坑内设置6根长度与距离一样的桩体用作护桩，且护桩要露出地表最少35cm，确保护桩和钢钉以“十”字形式重合。检验达标后暗埋护筒[1]。护筒轴线瞄准测量的桩位中心，把护筒加固在规定地方。定向钢护筒具有防护功能，当路段出现坍塌或承载较大冲击力时能够保护孔洞、防止桩基塌陷，且使孔中水头发挥定位导向作用，推动后期工作顺利进行。

2.2钻机钻孔校正

桩位放线与定向钢护筒设置完成后，要结合工程进度和施工实况校正钻孔。复查护桩位置，确定符合工程要求后，使钻机钻盘中心瞄准桩位中心，放进钻头并衔接主钻杆与泥浆循环设施。开孔时顺利钻入参数要在钻杆被缓慢转进护筒之下后按照桩基性能、地层以及孔深等各项因素来设置与灵活调节。而且，打桩时不能有大数值的偏差，各项指标参数要在允许范围和标准以内，否则就要再次前置定位与计算获取参数。把桩机安装在制定位置，方向要精准，横纵间距要准确，护桩上的标杆应是水平、垂直等多种状态，确保桩基应用时的可靠性及延伸性。

钻机外侧导杆应和护筒处在同个水平面，而且要在轴线部位确定距离节点。采用自动控制技术，调节系统为多目标重合控制形式，按照护桩深度和垂直距离进行钻机安放和定位。定位过程确保机座平整，保证塔面和地表处在垂直状态，再校正钻孔。在地表裸露护桩中选择一个中心护桩，且钻上六组孔洞，通过钢线把其余的护桩连接起来，令桩头和下放的护筒十字线以中心对正分布，稳固以后借助桩机在地层内钻孔，根据顺序由硬地层慢慢钻入软底层，操作时能适当加快钻速，但由软底层钻入硬地层时，硬减速慢进，防止塌陷，最终完成校正钻孔工作。

2.3清孔与安放钢筋笼

钻孔校正结束后要对固定的钻孔做好加固、清洁工作，并设计和安放钢筋笼。一般铁路修建路段越长，要加固的钻孔深度会越大，钻孔桩要支护的强度也将随之加大[2]。而且，成孔时间增加将影响后期施工进度，所以，满足标高设计要求后能按照实际情况合理提高钻孔0.12-0.35m。

借助钻机在护桩顶部低速回转，每钻一次均要清孔一遍，主要清除孔内泥沙、泥团，保证空气顺畅，防止影响后期施工。然后确定探孔器控制指标与各地层钻入参数，具体见表2所示。

表2 各地层钻入参数

采取正循环泥浆清孔方式，依靠泥浆管把泥浆注进桩孔下方，挤出原桩孔中的泥浆，带出钻孔形成的钻渣、砂石等完成清孔。然后在护桩上设置钢筋笼，并按照钢筋笼数目规划和关联声测管。采取三点形式吊起每段钢筋笼且稳定吊进桩孔中，在孔口对接、校正上下两段钢筋笼，用焊接法连接接长，保证焊接后的钢筋笼没有变形，事实上是处置弯钩护桩外侧直径，加大了沉渣厚度，且依靠声测管完成密封与固定。

2.4软土地区桩基二次清孔

    成孔清孔与钢筋笼设计安放结束后，要铺设大孔径导管，并完成二次桩基清孔。一般会采取超深和大直径导管，内径控制在35cm，壁厚是1-1.4cm。基于此，把适量的钢导管铺设在桩基背侧，且在导管中点注入砼，如果导管开裂立即调换，并再次组织防拉测试与导管水密性测试，等导管合格后才能开始下一步应用[3]。采取气举反循环方式完成二次清孔，按照孔深延长清孔时间，令孔中泥浆获得1-2次循环置换，保证清孔质量。连接任务完成后清理螺旋丝扣，于导管顶层采用砼进行二次密封。再测定铁路路段的每个作业区域，并逐个标注。因为软土地区的土壤含水率大，所以动工前要加固，防止塌陷。

    前导管地层和桩基孔底要有3.5-6cm的间隔，深孔灌注时导管要尽可能埋在很深的地方，且把深度保持在2-5米以内，确保导管在后期撤换时不会严重影响护桩，增大作用面积的基础上保证铁路顺利施工。至此二次桩基清孔任务已经完成，之后还要采样研究钻孔内的浆液，保证技术指标符合工程要求。

2.5砼分层灌注与后期处理

    软土地区二次桩基清孔结束后，用砼灌注护桩与桩孔，并做好后期清理任务。砼灌注方式通常根据施工情况确定，包括横向灌注与竖向灌注方式，铁路建设中一般采取竖向灌注形式，主要是由于竖向灌注能够更好缩减桩孔受影响范围、降低摩擦力，提高铁路路段整体适用性。

采用竖向活节形式把分开的侧向导管和外侧拉板同步下压50mm，并采取侧向关联法使砼和钢筋混合[4]。但是，因为施工面积太大，且灌注方法也容易产生偏差，加上运程远、灌注时间很长等，需要把灌注距离保持在32.5cm以内，针对坍落度一般计算控制在12cm左右。

恒定温度状态下，在桩孔内浇筑砼并拌和，等砼呈稳定状态停止拌和，且灌注封顶。使用7m3以下的大料斗压平桩孔下方的余料，并降低灌注速度，等灌注到桩基裸露高度后停止作业，静等其成型。借助专门的清理设施清除路段附近的残料并抽掉辅助钢筋，最后在软土区铁路建设中顺利实用大孔径钻孔方法。

3、结束语

总之，铁路修建中，若面临软土地区，要采用合适的措施及时解决，大孔径钻孔桩是解决软土地区最常见的一种方法。实际施工中要充分掌握软土地区性质，在软土地区铁路建设中合理使用大孔径钻孔桩方法，主要包括桩位放线与设置定向钢护筒、钻机钻孔校正、清孔与安放钢筋笼、软土地区桩基二次清孔以及砼分层灌注与后期处理。

参考文献：

[1]陈玉秋.大孔径钻孔桩技术在软土地区铁路施工中的应用研究[J].现代交通技术,2023,20(01):85-89.

[2]王立策.基于软土地区铁路施工中的大孔径钻孔桩技术[J].建材与装饰,2019(05):285-286.

[3]屈涛.铁路施工中大孔径钻孔桩技术在软土地区应用[J].建材与装饰,2015(48):253-254.

[4]张铮.铁路施工中大孔径钻孔桩技术在软土地区的应用[J].科技创新与应用,2015(09):145.