1、对铁路施工中软土地区大孔径钻孔桩技术的探讨【摘要】随着现代社会的高速发展，人民生活水平的提高，人们对于交通运输业的基本设施的要求逐渐增高。铁路是交通运输的一大亮点，是连接城市与城市、地区与地区的纽带，在当今社会的道路运输中扮演着不可或缺的角色。本文通过对跌路施工中软土地区的特点与现状的阐述，结合我国大孔径钻孔桩技术在铁路软土施工中应用的现状，对软土领域的铁路建设施工技术作出分析。 【关键词】铁路施工；软土；钻孔桩技术 Abstract with the rapid development of modern society, the improvement of peoples living
2、standard, peoples basic facilities for the transportation requirements gradually increase. Railway is a major bright spot of transportation, is the link between city and city, district and area, plays an indispensable role in todays society in the road transport. In this paper, the characteristics a
3、nd the status quo of railroad construction soft soil area on the current situation, combined with Chinas large-diameter bored pile technology applied in railway construction in soft soil, analysis is made on construction technology of railway construction in soft soil area. keyword railway construct
4、ion; soft soil; bored pile technology 中图分类号：TU447 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2013) 0. 引言 交通运输在人们的日常生活中充当着不可缺少的角色，而铁路的出现成为了加快各城市、各地区之间经济、文化与人才交流，推进交通运输业发展的重要因素。在交通业不断完善的过程中，铁路也随之得到发展，铁路的范围从我国少数经济发达地区延伸到偏远地区甚至是高原等地区。从铁路施工的角度来看，其施工的难度与土地地质情况的好坏程度成正相关，因此，大孔径钻孔桩的施工技术也受到了铁路建设工作领域的广泛关注，现已成为铁路建设者的讨论热点，也是迫切需要解决和
5、完善的问题之一。要适应我国交通事业的蓬勃发展，顺应时代的需求，优化软土地区铁路施工的关键技术已经成为改善我国铁路建设的重点工作内容。本文通过对我国软土地区铁路建设实际情况的研究，结合大孔径钻孔桩技术的应用的探讨，针对该领域范畴进行分析与总结。 1. 软土地区地基的概况介绍 1.1 软土的定义、常见类型及划分标准 软土又称软粘土，从宏观上来看，软土地基的定义是指压缩层有淤泥或其他高压缩性土构成的地基，该种地质的承重力较低，土质较软。软土通常分布在滨海、湖沼、谷地、河滩等地，因此软土通常为天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。软土中最难施工的、最常见的类型为淤泥或淤泥质土，该种土质
6、具有固结速度慢、地基强度较弱等特点。在工程学领域上，通常把土质天然孔隙1.5 的亚粘土和粘土称为淤泥，而对淤泥质粘土的划分条件则是粘土的天然孔隙在 1.0到 1.5 之间1。这种淤泥或淤泥质土在结构上存在的缺陷为地基的处理带来了极大的不方便，对于工程建设的效果也有负面的影响。 1.2 软土地基的主要特点 软土地基通常具有以下特点： （1）天然含水量高、天然孔隙比大：由于软土的分布集中地区常为湖泊、河流、浅滩等含水量大的区域，因此天然含水量大是软土的主要特点之一，在天然含水量大的影响下，造成了软土的强度低、灵敏度高等特质。 （2）压缩性高：软土属于固结土和微超固结土，在一些新进层级的土层中会出现
7、欠固结土。由于淤泥和淤泥质土的压缩系数过高的影响，在铁路、建筑物等的地基建设的施工中，容易造成其开裂和损坏。 （3）透水性差、固结系数小、固结时间长：软土的天然含水量高，但透水性能却很差，这是软土土质的又一显著特点。由于软土土质透水性差，造成软土在凝固过程中所需时间差、固结效果差，往往会对地基的严密度和坚固程度造成负面影响。 （4）抗剪强度低：软土的形态通常是软塑型或流塑型状态，在外部压力的作用下，由于软土含水量过高，因此抗剪性能强度极低。 （5）灵敏度高、扰动性大、各层之间物理力学性质相差较大：由于软土含水量高、孔隙大、承压能力大等特点，在天然结构上存在的种种缺陷，造成软土的灵敏度高，对于小
8、强度的扰动反应过于灵敏，因此，要在高灵敏度的软性地质上建造稳固的地基难度较大。此外，各层软土之间的物理力学性质相差较大，抗扰性能较差。 2. 施工前准备 2.1 场地准备 根据铁路钻孔施工场地的不同情况进行不同的场地准备。如施工场地在旱地，先对现场的杂物进行清理，换除软土、平整压实；如施工场地处于陡坡，可使用型钢、枕木等搭建操作平台；如施工场地在浅滩中，则应采用筑岛围堰法进行改造建设，筑岛面积应按钻孔方法、设备大小等决定。 2.2 护筒的设定 护筒是对钻孔的孔口进行保护的装置，其特点是坚固、防水性强、严密性高，因此在造孔过程中通过对护筒的设定能够达到以满足孔内泥浆面为主要目的的要求。在旱地或筑
9、岛时护筒应高出施工平面 0.5m 以上。这样操作的的目的是为了能够保护桩孔顶部的土层不会因为钻头的反复上升下降、机身的震动而引起坍塌。 2.3 护筒的埋置方法 根据施工场地的情况，护筒的安放就位采用旋挖钻机先行钻孔并扩孔，随后下放安设护筒，通过护筒自重、旋挖钻机的加压装置配合采用加压下沉的方法。护筒在下放的过程中应保持垂直状态，为了提高护筒的垂直度，可在护筒的顶部加盖一块厚度为 25 毫米的钢板，在钢板的中心施以压力，使护筒均匀下沉。护筒顶面的中心与设计桩位的误差应控制在 5 厘米之内，倾斜度应控制在 1%的范围内。 2.4 泥浆制备及循化净化 （1）泥浆配制参数 对施工地区的地质情况进行勘察
10、，根据施工领域的土质情况，在土、碎（卵）石土或黏土夹层中钻孔，采用膨润土泥浆或加入适量纯碱护壁。泥浆的配备除了根据地质勘察的结果和实际钻孔操作外，还应符合泥浆比重、黏度、含沙率、胶体率以及 PH 值的相关参数规定2，详情见表一。 表一：泥浆性能指标基本参数设置的规定 （2）提高泥浆质量的辅助方法：为了提高泥浆的粘度和胶体率，可在泥浆中加入一定量的碳酸钠等化学物质，加入量由实验结果决定。以此来确保泥浆始终能够达到性能稳定、沉积少、护壁效果好和成孔质量高的要求。造浆后应实验全部性能指标，钻孔过程中应随时对泥浆的质量及操作效果进行校验，并将泥浆实验的结果记录下来。 3. 钻孔施工 3.1 钻机的安装
11、及钻孔 在对钻机进行安装的过程中，由于旋挖钻机机身重量较大，动力大，因此钻机在挖孔的承重中需要配备履带，以适应不同的地层和地带，但为保证施工过程中钻机的稳定性及水平度，在钻机就位前对松软地层必须做好地基加固处理，采用铺设钢板或抛填片石挤淤的加固方法，以增强地基承压力，保持机械的水平度。钻头或钻杆中心与护筒中心偏差应控制在 5 厘米之内。孔位的设定必须准确，开孔时，应使初步形成的孔壁坚实、竖直、圆顺。用直径 2.5 米的钻孔桩成孔应分三次进行钻孔，第一次采用直径 1.5m 的钻头进行旋挖成孔达到设计深度后，第二、三次分别采用直径 2.0 米、2.5 米的钻孔进行扩孔成孔。在钻孔过程中密切关注地层
12、的变化，并与设计图纸进行核对。根据不同的地层控制钻机的钻进速度，防止钻进速度过快而导致塌孔。同时，要保持孔内的水位或泥浆水平面高于护筒底部至少 0.5m，或控制在底下水位的 1.5m 到 2m 之间。在钻头钻进中取渣或终止钻孔后，应及时向孔内加入水或泥浆，保持孔内水位的高度和泥浆的比重、黏度3。钻孔时，钻头的上升下降速度应保持匀速，不得骤起骤降或突然变速，孔内钻出的土块土堆等不能堆积在钻孔周边。钻孔的操作应连续进行，不得突然停止或开始。遇到钻孔因为故障而停止钻孔的情况时，带有钻杆的钻机应立即将钻头提高距孔底部至少 5 米。其他类型的钻机应将钻头抬出钻孔，并在孔口加盖护盖。3.2 钻孔异常处理
13、（1）坍孔。坍孔是钻孔过程中最常见的异常状况。坍孔的发生常伴有以下几种先兆情况的发生，如在钻孔过程中发现孔内水位骤降、孔口冒出细密的水泡、钻机的进尺速度很慢等，此时应立即停钻处理。发生孔口坍塌时，可用测锤丈量孔深，若与钻进深度不符说明已经坍塌，应立即拆除护筒，并用砂粘土混合物回填钻孔到超出坍孔位置以上为止，并暂停一段时间使回填土沉积密实，水位稳定后方可继续钻进。 （2）钻孔偏斜弯曲。安装钻机时，钻盘顶面要水平，立轴中心同钻机中心在同一垂直线上。开钻时，主动方钻杆不宜过长，以免钻杆上部摇动过大，影响垂直度。钻进过程中应经常检查吊环中心、立轴和钻机中心4。遇到倾斜的软硬地质特别是由软到硬地段应吊住
14、钻杆控制进尺。除此之外，加强技术管理，经常检查钻孔情况，发现偏斜立即纠正。 （3）钻孔漏水。发现钻孔漏水时，应先掺入足够的泥浆和水，维持水头的稳定，而后根据漏水原因进行针对性的处理。 4. 清孔及钢筋笼加工、安装 4.1 检孔 对孔径、孔深、孔位、竖直度等参数进行检查后，确认孔径合格，立即进行清孔。采用笼式探孔器进行检测，其外径等于钢筋笼直径+100mm，但小于钻孔的设计孔径，长度等于孔径 46 倍5，详见下图。4.2 钢筋笼加工及吊装 分节制作钢筋笼骨架。钢筋笼加工采用大型机械加工，骨架位置在机械上调整固定以后由人工焊接成型，箍筋由调整好的机械钻速旋转缠绕到主筋上，从而形成钢筋骨架。为防止钢
15、筋骨架变形，每道加强筋需设置十字撑，其钢筋直径与主筋相同。 4.3 钢筋笼骨架的存放、运输与现场吊装 保持存放场地的平整、干燥，存放时每个与地面接触的加劲筋在底部垫上等高的木块，以免钢筋笼骨架受潮或污染。每组骨架要顺序摆放并标号序号，以免搬运时顺序出错。搬运时注意保护钢筋骨架并保证其在运送达到目的地之前维持正常形态。 5. 结束语 大孔径钻孔桩技术的发展是我国软土地区铁路建设的中间环节，对我国交通事业的不断发展与完善有着不可忽视的作用。衡量一个国家交通水平的标准，除了该国家的路况水平之外，铁路运输的发达程度也是另外一个重要的判定指标。由于铁路在交通运输业中所占比例极大，其发展程度在我国经济的发
16、展中发挥着越来越重要的作用。因此，提高大孔径钻孔桩技术的水平，是我国软土地区铁路建设领域的主要任务之一。在铁路建设中，施工人员经常遇到软土基的改造与施工，在软土地区进行铁路建设，大孔径钻孔桩又是其中的重点施工技术内容。综上所述，通过对大孔径钻孔桩技术在软土地区铁路建设中的应用以及所隐含的问题的分析研究，并提出相应的改善方案，是对我国铁路建设在软土地区的发展的一大重要推动力。 【参考文献】 1 吕道杰.软土地基路基的处理J. 甘肃科技. 2009(09) 2 刘敬华,张亚峰.软基处理方法在道路工程中的应用J. 黑龙江科技信息. 2011(07) 3 刘桂海,刘玉国.复杂地质条件下大孔径钻孔灌注桩施工工艺探讨J. 黑龙江科技信息. 2010(16)
