螺桿樁地基處理試驗與檢測

王恒

中鐵十二局集團第四工程有限公司 陜西西安 710000

螺桿樁是一種擠土式灌注樁，成樁過程中不需要泥漿護壁，且不用清底，因此具有不上返土、無泥漿污染等綠色樁型的特點，因其樁身具有螺紋變截面且施工過程中擠壓周邊土體，所以螺桿樁還具有承載力高、施工速度快、節約混凝土等優點[1]。

本文結合大張高鐵大同南站站前工程，論述螺桿樁的施工工藝，并采用低應變等方法檢測成樁后的樁身質量是否滿足設計要求。

1 試驗段黃土工程地質條件

試驗場地位于大張鐵路大同南站內，屬大同盆地，沖洪積平原，地形平坦開闊，局部地段略有起伏，大部分為耕地。

地層：素填土，雜色，稍密，成分以黏性土、礫石、細砂為主，層厚0-2.8m；粉土，黃褐色、棕紅色，稍濕，層厚0.8-2.7m；粗砂，黃褐色，稍密-中密，稍濕-飽和，成分以石英、長石為主，層厚2.3-8.3m等。

水文地質：勘測期間地下水位埋深9.4-27.2m，類型主要為第四系孔隙潛水，主要依靠大氣降水及地表水補給，以大氣蒸發為主要排泄方式，水位季節變化幅度1-2m。

2 螺桿樁成樁工藝流程

2.1 主要機械設備配置

根據螺桿鉆的結構、施工要求，現場通過與鉆機廠家合作將市場上現有的LW30型長螺旋鉆機改造成滿足施工要求的螺桿鉆機，主要參數見表1。本項目進場的螺桿鉆機已改換了動力頭、螺旋鉆桿，同時增加了變頻調控裝置，主要技術參數如表1所示。

表1 LW30 型螺桿樁鉆樁機主要參數

2.2 原材選擇及控制

（1）在原材料進場后，向監理工程師報送相關質量證明文件。

（2）對水泥、卵石（或碎石）、砂、粉煤灰等原材進行取樣送實驗室進行復檢。

（3）對配制好的混合料進行檢測。施工前完成拌合機標定，嚴控混合料的配合比，加強過程監督檢查。

另一方面，1871年德國重歸統一后表現出推崇民族文化的浪漫主義思想，集中體現在對本國中世紀自然主義城鎮形態尺度的保護、更新等方面.而德意志帝國的殖民者也將這種對民族主義的狂熱帶到了青島，在城市建設中表現出濃厚的自豪情節[4]，如1898年其頒布的建筑條例提到：“注重道路盡端和轉折點及建筑物的外觀設計”.這顯然是對德國中世紀城鎮中對景手法的效仿.

（4）混合料配比主要參數：①P.O42.5級水泥；②粒徑5-25mm碎石；③干凈的河砂，含泥量小于5%的中粗砂；④等級要求Ⅲ級及Ⅲ級以上的粉煤灰。

2.3 地表清除及測量放點

填筑試驗段表層采用推土機清除，清表過程基于測量基準點控制整體清表標高，按樁頂標高+0.5m高度控制。測量班按照交底放設邊、中線，技術人員按照兩米間距拉鋼尺布點。

2.4 試驗實施

第一點：確認混凝土塌落度。本次試樁分別采用塌落度采用160mm、170mm、180mm和200mm進行工藝試驗，分別灌注8根試驗樁。其中，78-7、78-8采用160mm、165mm混凝土塌落度；78-9、78-10采用170mm、175mm混凝土塌落度；79-7、79-8采用180mm、185mm混凝土塌落度；79-9、79-10采用195mm、200mm混凝土塌落度。

經現場試驗，這幾種塌落度均能滿足施工要求，未發生堵管情況，灌注順利。

第二點：確認每個施工進程中混凝土的泵送量。安排生產2m3C20混凝土，再地磅精確測量方量，罐車運輸至工地，再用泵車全部達到另一輛空罐車內，期間統計泵車進程次數。如此反復三次，求得該輛泵車每個進程能泵送的混凝土量。

經現場測量，這臺泵車（B01）每個循環進程泵入混凝土量為0.0575m3。

第三點：確認混凝土灌注方法。混凝土輸送泵泵壓穩定在10MPa，保證混凝土充滿鉆桿桿芯，施工過程注意觀察排氣孔情況，當發現有混凝土從鉆桿頂端排氣孔溢出時，停止泵送，提升鉆桿（21m）。提升1.5m后，讓混凝土輸送泵再次向鉆桿內壓入混凝土，直到混凝土再次溢出排氣孔時停止，如此循環反復直到灌注完成。

第四點：確認施打順序。按照圖紙要求，從線路中心向線路外側施打。

第五點：確認鉆桿垂直度。在開鉆之前和鉆進過程中，專人查看主塔上側面和后面的兩個錘球指針，若發現偏離中心過大，立即停轉，查明原因。樁體齡期達到后，對78-9、78-7、78-10螺桿樁進行鉆芯取樣試驗，經現場檢測表明樁，身取樣完整，長度滿足設計樁長要求。

第六點：鉆進過程中確認鉆桿下降速度和旋轉速度的匹配。經現場試驗，在黃土、粉質粘土地層，能達到鉆桿下降速度和旋轉速度匹配，但在砂土地層無法達到鉆桿下降速度和旋轉速度匹配，但通過放慢鉆進速度和停鉆冷卻鉆頭，可以達到鉆桿下降速度和旋轉速度匹配。

第七點：鉆桿提升速度與旋轉速度匹配。經現場試驗，通過采用變頻一檔，提升時間均在7-8分鐘中間，計算提升速度在2.25m/min-2.6m/min，符合要求；按照變頻二擋時，此樁的提升速度太快，達到3.3m/min，不符合要求。

第八點：確認截樁機刀片尺寸。分別安裝直徑為50cm、60cm和70cm的刀片切割樁頭，結果表明：50cm直徑的刀片無法切除樁頭中心部位，切割后樁頭不平整；60cm直徑的刀片可以從三個方向切割平整的切除樁頭；70cm的刀片安裝后，整個截樁機在切割過程中，機身很不穩定，晃動太大，無法進行切割作業。

第九點：確認樁身垂直度。開挖78-7、78-8、78-9、78-10樁體，開挖深度1.0m。剔除干凈樁周土后，測量樁頭下0.5-1.5m處樁體垂直度，分別為2mm、2mm、3mm、1mm，均小于10mm（1%）的設計要求。

3 螺桿樁成樁質量檢測

根據設計文件要求，螺桿樁成樁質量分別采用低應變法與單樁承載力試驗相結合檢測。

3.1 低應變法檢測

本試驗采用低應變反射波法檢測混凝土樁的樁身完整性，判定樁身缺陷的程度及位置，反射波法測樁的示意圖如圖1所示。

圖1 反射波法測樁的示意圖

樁身強度達到75%以后，清運樁間土后，截除樁頭，進行低應變試驗，檢測樁身完整性，所測的8根樁樁身完整性均符合設計要求，其中15-078-04號樁低應變波形圖見圖2，可以看出本樁波形為Ⅰ類樁波形。

圖2 15-078-04 號樁低應變波形圖

3.2 單樁承載力試驗

螺桿樁試樁混凝土達到28天后，經對試驗樁進行3根單樁承載力試驗檢測，螺桿樁單樁承載力特征值均大于600kN（表2），滿足單樁承載力試驗要求。

表2 單樁承載力試驗結果匯總表

78-9號樁試驗曲線，如圖3-圖5所示（在本文中只展示78-9號樁試驗曲線，其他樁點試驗曲線不再一一展示）：

圖3 78-9#樁P-s 曲線

圖4 78-9#樁s-lgt 曲線

圖5 78-9#樁s-lgp 曲線

4 結語

通過對大同南站站前工程螺桿樁處理段落進行工藝性試驗，并采用鉆芯法、低應變及單樁承載力試驗進行質量檢測，分析表明：

（1）各項現場測試結果表明：通過加強施工管控，螺桿樁應用在粉土為主的地基具有成樁效果好、適應性好的特點，且處理效果良好；

（2）經相應檢測結果表明，試驗樁未出現異常情況，成樁質量均符合設計要求，地基達到預期加固效果。