長螺旋鉆孔素混凝土樁在高速鐵路施工中的質(zhì)量控制

吳躍鋼，徐菁

（1. 武漢金瑞威基礎(chǔ)工程有限公司，湖北武漢，430080；2. 武漢高力源工程技術(shù)有限公司，湖北武漢，430072）

長螺旋鉆孔素混凝土樁在高速鐵路施工中的質(zhì)量控制

吳躍鋼1，徐菁2

（1. 武漢金瑞威基礎(chǔ)工程有限公司，湖北武漢，430080；2. 武漢高力源工程技術(shù)有限公司，湖北武漢，430072）

在高速鐵路建設(shè)中，樁基質(zhì)量是基礎(chǔ)保證。本文分析了在軟土層應(yīng)用長螺旋鉆孔中，使用素混凝土灌注樁的工藝流程、過程控制、關(guān)鍵技術(shù)等，提出了樁體材料要求，以及施工工藝、質(zhì)量控制及具體措施等。本文對施工單位具有參考作用。

素混凝土灌注樁；長螺旋鉆孔；施工技術(shù)；質(zhì)量控制

引言

新建的鐵路武漢至廣州客運專線——XXTJⅡ標(biāo)湖南北段，施工里程范圍為DK1451+523.48～DK1474+600，其中包括長螺旋鉆孔素混凝土樁地基處理約20萬延米。設(shè)計直徑50 cm，正三角形布置，間距為1.4 m～2.0 m，樁長4 m～18 m，設(shè)計要求樁穿過軟弱土層至硬土層，且不小于1.0 m或至巖層頂面。

地質(zhì)情況為：①淤泥質(zhì)粘土，淤泥，褐黃色～棕黃色，軟～可塑；②粘土，粉質(zhì)粘土，硬塑；③全風(fēng)化泥質(zhì)砂巖。地下水類型為第四系孔隙潛水，埋深7 m～10 m左右。

1 施工準備

根據(jù)地質(zhì)條件，首先確定樁施工范圍，用挖掘機或推土機進行場地平整，清除地表種植土。其次進行基底碾壓密實，在場地周邊設(shè)置0.4 m×0.4 m的排水溝，表面設(shè)置排水坡。

1.1技術(shù)準備

施工單位按照規(guī)范對測量儀檢定。測放樁位時，樁位中心點用木樁打入地下，用雙飛粉標(biāo)識樁周。測量誤差預(yù)防方面，堅持測量放樣采取雙檢制、交叉復(fù)核制。

按照設(shè)計圖紙計算每根樁的設(shè)計樁長并進行編號，計算混凝土澆筑時輸送泵與鉆頭匹配的提升速度。

1.2成樁工藝試驗

為了滿足設(shè)計和規(guī)范的要求［1，2］，施工前進行成樁工藝試驗，確定混凝土設(shè)計配合比、攪拌時間、坍落度、鉆機拔管速度等各項工藝性參數(shù)；確定樁與樁之間成樁過程中的影響程度。本段路基選取9根樁作為試樁。

1.3 原材料準備與檢驗

樁體所使用的各種原材料必須滿足設(shè)計的質(zhì)量要求，配合比為：

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

樁身混凝土28天齡期抗壓強度不小于15 MPa，坍落度控制在180 mm～200 mm。

檢查原材料（鋼材、水泥、砂石料等）的重點是對料源進行調(diào)查并進行取樣檢驗試驗。在材料到達工地后，分批按規(guī)定取樣檢驗，試驗合格后方可使用。

檢驗數(shù)量：同規(guī)格且連續(xù)進場的碎石和中粗砂，各自每400 m3為一批。同規(guī)格且連續(xù)進場的散裝水泥，500 t為一批。必須在現(xiàn)場請監(jiān)理工程師見證取樣，每批抽樣檢驗1組。

檢驗方法：嚴格查驗產(chǎn)品質(zhì)量證明文件。在水泥庫抽樣檢驗水泥強度、安定性、凝結(jié)時間；在料場抽樣檢驗碎石和中粗砂含泥量、篩分試驗檢驗其顆粒級配。

2 施工工藝及技術(shù)特點

2.1施工工藝

施工工藝的流程為：施工準備→測量放線→樁機就位→調(diào)平機身→鉆孔至設(shè)計預(yù)定標(biāo)高→按給定配合比攪拌混凝土→啟動混凝土泵通過鉆管內(nèi)泵送混凝土→均勻拔管并灌注混凝土至樁頂→鉆機移至下一樁位→成樁驗收［3］。

2.2關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1嚴格控制混凝土強度

2.2.2協(xié)調(diào)泵管壓灌混凝土量和拔管速度

由于成樁工藝通過泵管連續(xù)灌注混凝土，不易產(chǎn)生斷樁、縮頸、塌孔等質(zhì)量問題，因此連續(xù)灌注混凝土也是質(zhì)量控制重要技術(shù)指標(biāo)之一［4］。操作中，泵管壓灌混凝土量和拔管速度的協(xié)調(diào)配合就顯得格外重要。

2.2.3樁長的達標(biāo)設(shè)計

為使其獲得較大的單樁承載力，在施工過程中，孔壁無泥皮、孔底無沉渣非常有利于承載力的發(fā)揮，樁端土和樁周土經(jīng)帶泵壓的超流態(tài)混凝土填充、滲透、擠密，提高了樁端阻力和樁側(cè)摩阻力，從而大大提高了單樁承載力。因此，確保足夠的設(shè)計樁長是獲得較高承載力的根本保證。

3 預(yù)防施工質(zhì)量問題及質(zhì)量控制

在高速鐵路建設(shè)施工中，也會出現(xiàn)部分樁位偏移，導(dǎo)致竄孔、堵管、空芯樁頭和縮徑等現(xiàn)象［5］，主要原因為混凝土配合比不合理、骨料偏大、和易性不好、泌水、離析、坍落度不符合要求，施工操作不當(dāng)，排氣閥不能正常工作，混凝土泵送量和拔管速度配合不協(xié)調(diào)等［6］。

在施工中，質(zhì)量控制的關(guān)鍵點是樁位偏差、混凝土強度、垂直度、斷樁、樁長共五項內(nèi)容。下面對現(xiàn)場管理和監(jiān)控要點［7］進行論述。

3.1鉆機鉆進成孔

樁位偏差的控制方法為，先將鉆桿對準樁位中心，偏差不大于50 mm，同時關(guān)閉鉆頭閥門。向下移動鉆頭觸及地面時，復(fù)核確認樁位偏差達到規(guī)范要求后，此時才可以啟動電機鉆進；先低速回轉(zhuǎn)鉆鉆進，待鉆頭進入地層1 m的深度后機身平穩(wěn)，此時才可以加快鉆進深度。同時檢查鉆孔的垂直度偏差，這是通過在鉆架兩面懸掛垂錐的方法來控制的，樁身垂直度偏差不得大于1%。

算法是在TI公司發(fā)布的CCStudio v3.3開發(fā)環(huán)境下編寫與調(diào)試的，采用的開發(fā)板是中國源創(chuàng)力YCL-DSP2812pro配合TDS510-USB2.0的仿真器使用，為了方便DSP之間的程序移植采用了通用的C語言作為程序設(shè)計的主要語言，并結(jié)合CCStudio v3.3的特點，部分程序嵌入?yún)R編命令，提高程序的運行速度。整個項目程序包括主程序、系統(tǒng)初始化程序、外圍設(shè)備初始化、中斷服務(wù)程序和LCD顯示程序。限于篇幅原因，在此僅給出主程序和ADC中斷服務(wù)程序。

處理措施：在鉆進過程中若出現(xiàn)垂直度偏差，應(yīng)立即停止鉆進，且必須調(diào)整好長螺旋鉆桿垂直度后方可再行鉆進。在成孔的過程中，操作人員若發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或鉆進困難，應(yīng)該放慢進尺，防止鉆孔偏斜、移位。

樁長的控制方面，關(guān)鍵是做好地質(zhì)情況的復(fù)核工作，鉆進達到設(shè)計深度時，要確認樁尖是否已經(jīng)達到持力層足夠深度，根據(jù)鉆機塔身上的進尺標(biāo)記，成孔到達設(shè)計標(biāo)高時，結(jié)合鉆進的速度、電流表讀數(shù)等條件，確認是否進入硬土層 1 m或至巖層頂面，經(jīng)復(fù)核后停止鉆進。

檢驗方法：測量鉆桿或鉆孔深度，檢查是否達到設(shè)計深度標(biāo)志。

3.2混凝土攪拌

混凝土攪拌配合比執(zhí)行方法為，每盤料拌合時間不得少于90 s，坍落度控制在180 mm～200 mm。

檢驗數(shù)量：施工單位每臺班抽樣自檢3次，并按自檢數(shù)量的20%見證檢驗或按照10%平行檢驗。

檢驗方法：現(xiàn)場坍落度試驗。

混凝土強度是質(zhì)量控制的最重要指標(biāo)之一，必須符合設(shè)計和規(guī)范的要求。

檢驗數(shù)量：每臺班做一組（3塊）試塊，并按自檢數(shù)量的20%見證檢驗，或按照10%平行檢驗。

檢驗方法：每臺班制作混凝土試塊，進行28天標(biāo)準養(yǎng)護試件抗壓強度檢驗。

3.3灌注及拔管

成孔達到樁長設(shè)計要求后，停止鉆進，啟動卷揚機拔管泵送料，第一次提鉆高度小于20 cm，確認混凝土泵出鉆頭閥門至孔底后，再連續(xù)勻速提拔鉆頭，拔管速度控制在2.0 m/min以內(nèi)，嚴禁超速提拔，同時保持排氣閥正常工作，防止排氣閥被水泥堵塞。

混凝土必須連續(xù)灌注避免斷樁，樁頂灌注標(biāo)高應(yīng)超過設(shè)計高度0.5 m。

混凝土灌注時斷樁的處理方法：在灌注混凝土過程中，若出現(xiàn)斷樁應(yīng)迅速將鉆桿提出，回填鉆孔后，重新鉆孔并灌注混凝土。

混凝土連續(xù)灌注的數(shù)量和速度也是質(zhì)量控制的重要指標(biāo)，每根樁的混凝土灌注量不得少于設(shè)計的灌注量。

檢驗數(shù)量：對每根樁進行檢驗，監(jiān)理工程師按照施工單位抽樣數(shù)量的20%進行平行檢驗。

檢驗方法：料斗現(xiàn)場計量或混凝土泵自動記錄。

3.4鉆機移位

成樁施工完成后，在鉆機移位進行下一根樁的施工時，應(yīng)根據(jù)軸線或周圍樁的位置進行復(fù)核，保證樁位準確。

樁施工完畢后，按要求清除樁周的棄土，清運時不可對設(shè)計樁頂標(biāo)高以下的樁身造成損害。要按照設(shè)計樁頂標(biāo)高截除樁頭多余部分，樁頂端浮漿應(yīng)清除干凈，樁的有效長度應(yīng)滿足設(shè)計要求。

檢驗數(shù)量：施工單位對每根樁進行檢驗，監(jiān)理工程師按照自檢數(shù)量的20%進行平行檢驗。

在施工中需加強泵送混凝土成樁的施工控制以提高成樁質(zhì)量，以及加強各工序及施工人員之間的配合，提高成樁的速度。

4 結(jié)語

本文介紹了長螺旋鉆孔素混凝土樁在高速鐵路地基處理施工中的應(yīng)用，闡述了樁的施工工藝、質(zhì)量控制，提出了質(zhì)量控制的關(guān)鍵點及措施，有一定的借鑒作用。

工程實踐表明，長螺旋鉆孔素混凝土樁具有施工技術(shù)成熟、速度快、質(zhì)量容易控制等特點。剛性樁的特性、樁與土的共擔(dān)作用，能夠大幅提高軟土地基承載力。處理后的高鐵路基沉降量小，表明其是質(zhì)量穩(wěn)定可靠的地基處理新技術(shù)。

［1］客運專線鐵路路基工程施工技術(shù)指南. TZ212-2005［S］.

［2］高速鐵路設(shè)計規(guī)范（試行）. TB10020-2009［S］.

［3］劉建剛. 鐵路路基CFG樁施工工藝探索［J］. 經(jīng)營管理者，2013（16）: 409.

［4］黃長生， 危偉. 公路工程應(yīng)用CFG樁施工技術(shù)探討［J］. 江西化工， 2010（2）: 150-154.

［5］馬少雄， 謝楠. CFG樁施工技術(shù)在大西客運專線中的應(yīng)用［J］.石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報， 2011， 10（2）: 37-40.

［6］蔣全. 武廣鐵路客運專線軟弱土地基CFG樁加固處理施工質(zhì)量控制探討［J］. 廣東科技， 2007（3）: 149-151.

［7］趙彥剛. 長螺旋成孔泵送混合料施工CFG施工工藝及質(zhì)量監(jiān)控要點［J］. 中國科技財富， 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

工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.051

吳躍鋼（1958-），男，河南人，漢族；學(xué)歷：工程碩士；職務(wù)：總工程師、高級工程師。研究方向：巖土工程勘察設(shè)計與施工。

E-mail: whrwkcsjy@163.com

徐菁（1975-），女，湖北武漢人，漢族，學(xué)歷：工程碩士；。研究方向：項目管理。

E-mail: 632298076@qq.com