鐵路施工中軟土地區大孔徑鉆孔樁技術要點分析

摘要：文章在分析軟土地基特點的基礎上，對鐵路施工軟土地區大孔徑鉆孔樁施工的主要問題進行了分析，并進一步探究了相關的施工技術要點。

關鍵詞：鐵路施工；軟土地區；大孔徑鉆孔樁

中圖分類號：TU372 文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2014）21-0043-02

鐵路施工過程中會遇到很多不同類型的地質及土質結構，其中軟土是較為復雜的一種，若處理不當則會導致鐵路安全事故的發生。因此，在施工過程中為了應對軟土土質，常常采用大孔徑鉆孔樁技術對松軟土質進行改造和優化，因此，對于這一技術的研究與應用是很有必要的。

1軟土地基的基本特性

鐵路施工中可能會遇到各種不同的土質，而土質的不同類別往往影響到上部結構的穩定性和安全性，尤其是軟土地基，對于鐵路的影響更顯著，需要采取加固措施對土體進行改善。軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低的細粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、固結系數小、固結時間長、靈敏度高、擾動性大、透水性差、土層層狀分布復雜、各層之間物理力學性質相差較大，因此上部結構的穩定性較差，需要采取一定的措施對其進行加固。軟土地基的基本特點有如下幾點。

1.1孔隙比大

由于軟土多位于沿海、胡泊等地，通過河流的沉積物和沖積物不斷累積形成，因此在形成過程中由于缺乏外部作用力而導致孔隙比較大的特點，同時由于處于濱水地區，所以土體的含水量也較大，淤泥靈敏度高，這就造成后期鉆孔樁施工時降排水工作量較大等問題。

1.2可壓縮性好

由于軟土屬于固結土和微超固結土，且多位于濱海地區，因此軟土均屬高壓縮性土，其壓縮系數a在0.1~0.2，一般為0.7~1.5 MPa-1，最大達4.5 MPa-1（例如渤海海淤），它隨著土的液限和天然含水量的增大而增高。若將鐵路建于這種軟土上則可能產生較大的沉降，變形大且不均勻，很有可能造成上部結構的開裂和損壞。

1.3滲透性弱

雖然軟土的含水率較高，但其滲透性卻較弱，軟土的滲透系數一般在i×10-4~i×10-8 cm/s之間，而大部分濱海相和三角洲相軟土地區，由于該土層中夾有數量不等的薄層或極薄層粉、細砂、粉土等，故在水平方向的滲透性較垂直方向要大得多。由于軟土的滲透性較弱和含水率較大，則很容易降低土地地基的凝固速度，并由于后期有效應力增長緩慢，使得土體受到荷載作用后產生較大的孔隙水壓力對地基強度有明顯影響。

1.4抗剪強度低

軟土一般軟呈軟塑或者流塑的狀態，土的抗剪強度小且與加荷速度及排水固結條件密切相關，不排水三軸快剪所得抗剪強度值很小，且與其側壓力大小無關。排水條件下的抗剪強度隨固結程度的增加而增大。因此軟土的抗剪強度與其排水量相關，若采取合理措施排水，則能有效提高軟土的抗剪強度。

2鐵路施工軟土地區大孔徑鉆孔樁施工的主要問題

在鐵路施工過程中，若遇到軟土地區，需要采用大孔徑鉆孔樁對軟土地基進行加固處理，然而目前很多相關施工過程中出現了一些問題，如設計不合理及施工質量管控不嚴格等。出現這些問題的主要原因是缺乏對軟土的特性以及大孔徑鉆孔樁特點的認知。

2.1施工過程中成樁擠土效應

施工過程中由于樁對土體的擠壓造成土體淺層凸起或是深層土體的橫向擠出，擠土效應可能對周圍的路面及建筑物造成較大的影響，使開挖的基坑坍塌，或使已經開始進行打樁的樁體發生傾斜以及淺樁上浮的現象。如果壓樁施工方法與施工順序不當，每天成樁數量太多、壓樁速率太快就會加劇擠土效應。當樁周圍為非飽和土層時，則有可能由于樁的擠壓造成土體體積的收縮，有效減少擠壓所產生的應力。然而當土體為飽和土時，則會由于土體的無法收縮，發生位移而造成土地的擠土效應。因此在沉樁時，必須考慮到對土體的擠壓作用。

2.2軟土剪切蠕變

軟土地基由于抗剪強度較低，應在進行地基開挖時，必須采取分層開挖的方式，且每層開挖的高差不得大于1 m，然而施工工程中，由于操作人員的不當操作或趕工期進度，開挖軟土地基并沒有遵循開挖準則，無序或大面積開挖，最終將會導致樁基的側移、傾斜、折斷等。在進行軟土地基的開挖之前，應做好相關的排水工作，以減少土地的流動性，提高軟土地基的抗剪強度。

2.3成樁工藝選擇不當

在進行成樁工藝的選擇時，應根據軟土地基的具體情況，對包括具體的含水量、水的滲流、流土等特點進行分析，并選擇相應的成樁方式。若選擇不當，樁錨支護，未設止水帷幕或是降水不到位，則可能由于水位不穩定造成降水井與坑內的挖孔樁之間保持水力聯系，從而使得滲流卷走泥沙而造成嚴重的離析現象。若是在施工前未對軟土進行合理分析，則有可能使得施工中由于臨時支護選擇不到位無法對土體進行合理的約束，從而導致土體非均衡流失，引起樁體受到土體不均衡的水平推力而傾斜。

3鐵路施工軟土地區大孔徑鉆孔樁施工要點

3.1成孔過程的鉆機控制

鐵路施工過程中，若遇到軟土地區的土質時，進行鉆孔方式的選擇以及鉆孔機械的控制與一般的土質鉆孔方式有一定的差別。鉆機的控制不能一味追求進度而全部采用全壓力、高速進尺的方式，這樣有可能會對土體造成影響，導致擴孔過大等問題，這在一定程度上也會加大混凝土的用量，造成成本的浪費。因此，在軟土地區進行鉆孔樁的鉆孔時，應采用壓力表的方式對鉆孔壓力進行控制，進尺速度控制在0.8~1 m/h，孔底壓力不超過鉆桿、鉆頭和配重總和的70%，從而有效控制擴孔系數，并保證軟土地基的穩定性。

3.2護壁泥漿及軸線的控制

在進行軟土淤泥土質的土層鉆孔時，應嚴格控制好程控的護壁泥漿，根據實際工程土體的具體含水量、孔隙率、分層情況等特點，優先選擇膨潤土造漿護壁，且保證鉆孔過程中控制泥漿比重≥1.4~1.5。同時要實時根據地下水位以及土體的狀況對水頭高度進行控制，形成良好的護壁效果。除此之外，應對施工過工程中樁體的軸線進行合理的控制，保證每頂進20 cm進行一次姿態復核，一旦發現偏差應采取相應的措施，通過調整鉸接油缸伸長量將偏差逐漸通過后期的路線調整到允許的偏差范圍內，保證實際施工過程中鉆孔樁的精度。

3.3成樁的質量控制

對成樁的質量控制是軟土地區大孔徑鉆孔樁必須做到的一項技術要點。在鋼筋籠安裝以后，需要下導管對樁孔進行二次清孔。在進行清孔前需要對導管的水密承壓和接頭抗拉性進行詳細的試驗，同時保證導管內壁的光滑性，在試驗合格后對管壁從上而下進行標號并標注相關的尺度。安裝導管時采用導向架，確保導管位于鉆孔中心，防止在灌注過程中掛在鋼筋籠上面。在灌注前應對導管進行升降實驗，確保每個導管接頭的質量，并控制好導管下口的懸空高度。灌注混凝土時，當混凝土面接近鋼筋籠的底部時，應減緩澆注的速度，并保證導管的埋深較大，避免由于混凝土向上的沖擊力導致鋼筋籠的上浮。在混凝土面與鋼筋籠底交錯2 m段內，應加快灌注速度以增加鋼筋籠的埋深。

3.4鉆孔異常處理

在進行鉆孔時，會遇到各種各樣的鉆孔異常問題，需要及時根據實際情況進行處理，其中坍孔在軟土地區進行大孔徑鉆孔樁最容易產生異常情況。在進行鉆孔時，若發現鉆孔內的水位急劇下降，且孔扣產生細密的水泡，則很有可能發生了坍孔現象，此時應立即停止鉆孔作業，并及時找出造成坍孔的原因。泥漿比重不當、水頭高度不夠、鉆頭轉速過快或空轉時間過久，都容易引起坍孔。預防坍孔應選用高質量的粘土砂漿，在鉆進過程中應保證一定的水頭，并及時進行水下混凝土的灌注。如果發生坍孔不太嚴重，經過分析后可采用大泥漿比重、加高水頭、埋深護筒等措施保證孔洞的穩定性后繼續鉆進。

4結語

在鐵路施工過程中，若遇到軟土地區，需要采取相應的措施進行處理，大孔徑鉆孔樁是處理軟土地基較為常用的方法之一。在進行施工時，應明確軟土地基的基本特點，以及施工過程中可能遇到的常見問題，做好成孔過程的鉆機控制，護壁泥漿及軸線的控制，成樁的質量控制以及鉆孔異常處理。通過施工中各個技術的控制及應用，保證鐵路施工的順利進行，促進我國運輸事業的健康發展。

參考文獻：

[1] 周穎，陳宏立.軟土地基地區樁基設計實例分析[J].工業建筑，2005，(35).

[2] 楊科，賈堅，謝小林.軟土地區地鐵車站沉降耦合的樁基計算及分析[J].地下空間與工程學報，2009，(S2).

[3] 呂敬輝，陳平，梁劍明.軟土地基中單樁靜載荷試驗的數值模擬[J].土工基礎，2009，(3).