基于螺桿樁技術的高速鐵路施工工藝研究

摘要：為提高高速鐵路施工質量，對基于螺桿樁技術的高速鐵路施工工藝展開研究。改進高速鐵路螺桿樁施工工藝流程，根據流程圖制定施工方案，采用螺桿樁技術研究施工方法。實驗結果表明，采用螺桿樁技術施工可以提升高速鐵路的施工質量，可為高質量鐵路建設提供參考。

關鍵詞：螺桿樁技術;高速鐵路;施工方案;施工質量

0" "引言

螺旋樁是近年來根據中國地貌發展而來的一種新型樁基礎。螺桿樁施工技術通過擠壓周圍土體增加摩擦，有效地提高了樁基承載力，減少了鉆進過程中的開挖量。從經濟角度來看，螺旋樁帶來的經濟效益更高。與同類樁相比，其采用特殊的外形設計，在采用同種類型混凝土進行施工情況下，由于螺旋樁直徑較小，間接避免了被折斷的風險[1]。當進行混凝土澆灌時，螺旋樁自身的承載能力比傳統樁要高，由此減少了樁的數量，從而在一定程度上減少了經濟支出。總體看來，其具有噪聲低、占地面積小、對地下水和環境無污染等優勢。

目前，中國公路工程和鐵路工程領域主要采用兩種加固軟土地基的技術。第一種是采用物理或者化學方法改變施工場地土的特性。由于施工場所在施工前會進行使土質變軟的操作，所以為了解決土質過軟的問題，采取用重物壓實或者開挖軟土，然后再回填高強度、低壓縮性土壤。第二種是在土中構筑結構，用天然土形成人工地基，也就是將灌注好混凝土的螺桿樁放入天然土中，經人工合成變成復合地基。

這兩種方式都可以對施工場地的地基進行加固，但由于采用物理方法和化學方法來處理地基的時間過長，且會破壞土壤原有的分子結構，具有不可逆性，承載力的提高也不明顯，控制沉降效果差，不適合大面積使用[2]。在我國高速鐵路全面建設的大背景下，通過研究螺桿樁技術，嘗試改進鐵路路基施工工藝，有助于提高高鐵建設質量。

1" "螺桿樁施工工藝研究

1.1" "高速鐵路螺桿樁施工工藝流程

高速鐵路螺桿樁施工工藝流程主要包括原地面處理、測量放線、設置打樁位置、找正、鉆孔、起重鉆頭、泵送混凝土、停泵等。先清理施工范圍內的雜物，如果地面不平，則需要進行填充和平整。當現場有大量積水時，也應及時進行清水沖洗，確保現場施工安全。

清理后，在保證鉆機垂直的情況下調整鉆井速度。鉆井時要注意鉆頭的速度和強度，不要一味追求快速而破壞土質結構，造成安全隱患。在保證安全的基礎上確保將混凝土快速填入螺桿樁中[3]。具體螺桿樁施工工藝參數如表1所示。從表1中可看出，為保證正常施工正常進行，螺桿樁施工工藝對鉆進速度、混合料坍落度、拔管速率、垂直度、樁位、保護樁頭的施工參數都有嚴格要求。

在進行灌注混凝土的過程中，要對準轉筒，通過鉆桿桿芯送入，在達到灌注高度要求后，提升鉆桿。停泵后，鉆頭應緩慢提出直到鉆頭完全提離地面。具體螺旋桿工藝流程如圖1所示

1.2" "高速鐵路螺桿樁施工機械

螺旋樁施工設備主要由螺旋樁機、混凝土攪拌機、混凝土高壓泵及管道系統、混凝土泵車及導管系統組成。螺旋樁采用國產jzu180型長螺旋履帶打樁機，由履帶主機和螺紋鉆桿組成。為保證施工時鉆桿鉆升速度與轉速相匹配，螺旋樁機還配備了相應的自動控制系統。

1.3" "高速鐵路螺桿樁機主要性能參數

要想使螺桿樁工藝達到利用程度最大化，首先要對其各項參數指標進行設定。一般情況下在施工過程中，螺桿樁機的主要參數指標分別如下：螺桿樁架總高度45m，螺桿樁的容許拉力1200kN;立柱回轉半徑4400mm，軌道接地長度6000mm，履帶板長度1000mm;鉆孔直徑1000mm，鉆孔深度40m;主卷揚機12.5t（45kW）;行駛速度0.4km/h;額定壓力16MPa;配置90kW×2 DC型電源頭。

2" "高速鐵路螺桿樁施工方法研究

2.1" "螺桿樁試驗及檢測

在采用螺桿樁施工技術施工之前，應先對其進行工藝上的試驗，試驗主體為8根螺旋樁。在確定試驗主題后進行地基的開采，也就是在施工現場，挖出深度高度口徑大小相同的8根螺旋樁樁基，每根樁機的直徑大小要符合之前的施工工藝參數。

一根完好的螺桿樁應具備一定的承載力。在進行施工前，應對螺桿樁進行承載力測試，即對8根螺桿樁進行承載強度的壓力測試，以避免因螺桿樁本身質量不符合要求而導致實驗結果不準確。在螺桿樁的承載力滿足測試要求后，對8根螺桿樁進行設計（包括內芯設計和外形設計），以滿足實驗要求。

內芯設計完成后，也需要進行一個內芯抗壓強度測試。在觀察芯樣外觀完整且抗壓群的高度符合規格后，對8根螺桿樁的長度進行統一，使其達到測試要求。在上述操作完成后，進行螺桿樁工藝試驗總結。對前述試驗工程進行復核，確保施工能夠準確有效進行。

沿用上述測試工具，對螺桿樁符合地基的加固效果進行測試，若出現問題及時改進施工方法，以推進施工的全面開展。此外，在施工過程中還要加強自檢強度，當自檢沒有任何問題時交給第三方進行測試，以保證實驗結果的準確性。

2.2" "螺桿樁試樁試驗

為了驗證施工方案是否合理，需要對螺桿樁的各項指標進行測試。在確定螺桿樁的工藝參數和控制要點的情況下，確定8根螺旋桿需要灌注混凝土數量。在打樁時，樁機的鉆升速度高低是判斷該螺桿樁機質量好壞的重要標準。

在確定好混凝土配比和總質量之后，將其分別注入8根螺桿樁機中，確定最終最佳設備組合方案，進行大面積施工。施工過程中，需要確保施工場地中每段施工場地的樁基不能少于3個，以確保能夠在不同地層、不同深度的場地成樁[4]。

2.3" "室內配合比試驗

在確定好螺桿樁的基礎內容后，還需要確定注入螺桿樁機當中的混凝土的各成分配比。傳統的混凝土配比主要包括水泥、砂石等原材料按一定比例進行混合。

要想制造出符合要求的螺桿樁，就需要提高混凝土的質量控制標準。灌注進螺桿樁的混凝土的制作材料采用硅酸鹽水泥，選用優質粉煤灰，在保證質量的同時嚴格控制添加劑的摻量，確保泵送混凝土質量達到優秀標準。

2.4" "試樁技術要求

在完成上述準備工作之后，進行試樁定位。根據設計方案搭設8根樁基，在確保包裝樁間距為2.3m、樁長為16m的前提下，采用等邊三角形的方式擺放螺桿樁。螺桿樁的橫截面為螺紋型，上部為直筒型，因此設置螺桿樁的直徑為0.5m，螺紋長度為10m，螺距為0.5m。

3" "試驗內容及結果

3.1" "螺桿樁施工質量檢驗措施

在進行施工檢驗過程中，螺桿樁的質量檢驗必不可少。具體檢驗項目、方法及要求如表2所示。在達到螺桿樁的施工質量等各項要求后，需要再次進行自檢以保證各項指標的正常運行。

3.2" "螺桿樁成樁效果檢驗

在進行螺桿樁效果檢驗前，需要先對螺桿樁的質量進行檢測。定樁一段時間后，對固定好的樁基進行挖掘，結果表明，固定好的樁基已形成圖案完整的螺紋。由于施工場地的土壤具有砂質特性，致使樁體達到了良好的成樁效果，形成了自然堅固的復合型地基。

3.3" "螺桿樁樁身質量檢驗

樁身質量的檢測主要通過低應變反射波法。其工作原理主要是依據質量缺陷會造成樁身承載力的變化，根據承載力的變化，則可判斷樁身質量是否合格。本次測試共檢測樁57根，檢測結果見表3。由表3可知，57根螺桿樁中I類樁有56根，II類樁有1根，這表明螺旋樁具有良好的成樁質量。

3.4" "試驗結論

通過上述試驗可得出結論，該款螺桿樁機適用于大部分建筑工程的建筑工作。當螺桿樁機開始工作時，鉆進速度宜為1～2.2m/min，不可超過2.2m/min。由于螺桿樁工藝技術是將土壤與自身的螺紋進行粘合，形成了帶有自然屬性的復合地基，因此應用本次試驗得到的螺桿樁的質量比，采用傳統老式手法制作完成的復合樁的質量更好，在施工場地成樁固定效果更好，螺桿樁成樁質量滿足施工要求。

4" "結語

為提高高速鐵路施工質量，本文對基于螺桿樁技術的高速鐵路施工工藝展開研究。本文通過對螺旋樁各種特性的綜合檢測，找到了適合我國工程建設的最佳方案。由此可見，螺旋樁機鉆孔灌漿方法符合本工程實際情況，螺旋樁的樁身尺寸和樁身質量符合設計要求。螺旋樁試樁技術和方法對后期大規模現場施工具有指導意義。

參考文獻

[1] 葉陽升，蔡德鉤，陳曉斌，等.高速鐵路螺桿樁復合地基樁側摩阻力原位試驗研究[J].中國鐵道科學，2020，41（2）：1-10.

[2] 賀凱.現澆螺桿樁在高速鐵路站場軟基處理中的應用[J].人民交通，2019（7）：78+80.

[3] 徐明濤.螺桿樁施工技術在高速鐵路的應用[J].中國標準化，2018（14）：116-117.

[4] 孫宏偉.高速鐵路路基山前沖洪積復雜地層螺桿樁加固設計[J].鐵道勘察，2016，42（6）：53-57.