鉆孔灌注樁在鐵路工程路基加固處理中的應用

何宏強

（中鐵十九局集團華東工程有限公司，浙江 余姚 315400）

我國鐵路建設不斷發展，為了保證鐵路的運行安全、提高運營效率，需要做好鐵路工程的施工和質量控制，特別是對于一些基礎埋深較淺、土質疏松、地下水豐富、承載能力差的路段，若加固處理方式不當，將會影響到鐵路的運行安全[1]。鉆孔灌注樁作為一種經濟、合理的路基加固處理方法，能有效提高路基的強度和剛度，在鐵路工程路基加固處理中應用效果較好[2]。

1 鉆孔灌注樁技術的特點

鉆孔灌注樁技術是一種以鉆孔作為成孔方式，利用鋼筋籠和導管將混凝土灌注到樁孔內形成的一種路基處理方式[3]。在鐵路工程路基加固處理中，鉆孔灌注樁主要應用于路塹、路堤地段以及無砟軌道地段，作用于地下水位以下的土層和砂層，具有施工簡便、適應性強、造價低、成孔質量好、環境污染小等優點，具體特點如下。

1.1 施工方便

鉆孔灌注樁技術對地質條件的適應性較強，一般情況下，鉆孔灌注樁的埋置深度在4m～6m 之間，可以根據地質條件進行施工，不受地質條件的限制。并且由于鉆孔灌注樁技術施工速度快，故縮短了施工工期，提高了施工效率。

1.2 適應性強

鉆孔灌注樁技術具有較強的適應性，既可以采用機械化施工，也可以采用人工施工。同時，在進行鉆孔灌注樁施工時，還可以根據不同的地質條件選擇不同的成孔方法，與人工挖孔樁相比，鉆孔灌注樁技術具有明顯的優勢。

1.3 造價低

鉆孔灌注樁技術可以有效地控制工程造價，在同等條件下，其單樁造價要明顯低于高壓噴射注漿法和人工挖空樁等加固方法。

1.4 成孔質量好

鉆孔灌注樁技術的成孔質量與樁端承載力密切相關，由于是現澆混凝土制成的樁體，相較于預制摩擦樁，其樁端承載力有明顯提升，進而保證了其成孔質量。

1.5 環境污染小

鉆孔灌注樁技術在施工過程中不會產生噪聲和粉塵等污染。在鐵路路基加固處理過程中應用鉆孔灌注樁技術具有明顯的優勢，能夠有效地保護鐵路周圍環境。

2 工程概況

某鐵路工程路基總長度為31.8km，其中路基土石方工程量為21.64 萬m3，橋涵土石方工程量為0.22 萬m3，路基土方填方工程量為9.8 萬m3。根據地質勘察報告顯示，該鐵路工程的地質情況比較復雜，路基所處的地層屬于中-粗砂狀粉質粘土，主要是人工填土和微風化灰巖，其中人工填土主要為雜填土、殘積土、粉質粘土等，殘積土主要由粘土、粉細砂、細砂組成，而粘性土則是由粉質粘土和粗砂組成。微風化灰巖主要由泥質灰巖、泥質砂巖組成。在該鐵路工程施工中，發現部分地段存在高填方和高填方較大的情況，其地基處理難度較大。因此，在該鐵路工程路基加固處理中，需要對高填方地段進行地基加固處理。

3 鉆孔灌注樁的施工工藝

3.1 準備工作

在鉆孔灌注樁施工前，要對施工現場進行全面檢查，確認現場準備工作到位。首先，要做好測量工作，確定樁位，確定鉆孔灌注樁施工位置、樁位平面圖、高程和鉆孔方向等[4]。其次，要做好場地的平整工作，在鉆孔灌注樁施工前，要將地面上的雜物清理干凈，確保施工場地平整。然后是設置臨時排水溝、集水坑，對鉆機底部的泥漿進行清理，同時將鉆機的泥漿泵出口連接到沉淀池中。再次，對鉆機的機架、護筒等設備進行檢查，確保設備符合相關要求。最后，設置好泥漿池、沉淀池，將泥漿沉淀和清理干凈。在準備工作完成后，要對施工現場進行全面檢查，主要是檢查施工用電、水源和材料是否滿足鉆孔灌注樁施工要求。

3.2 埋設護筒

在施工過程中，應根據設計要求埋設護筒并進行保護。首先將沖擊錘安裝在鉆機上，然后使用電錘將鋼護筒固定在鉆機上。然后，按設計要求將鋼護筒埋入土層中。要保證鋼護筒的位置準確，必須與地面保持水平，并嚴格控制孔內的水位，如果發現孔內水位較高或出現涌水等情況時，應立即停止鉆孔施工。使用人工挖孔法進行施工時，在開挖過程中，需要嚴格按照設計要求進行開挖。在挖出的土方中，必須檢查樁孔深度，然后根據樁孔深度計算土方量。當樁孔開挖完畢后，應及時測量土方量，并及時測量樁孔深度和土方量。

3.3 制備泥漿

鉆孔灌注樁施工前應配制泥漿，該工程中的泥漿制備采用膨潤土粘土混合料和水的混合物。由于該地區土質較差，配置泥漿時應注意以下幾點：（1）嚴格控制水灰比；（2）適當增加粘土的用量；（3）使用優質粘土；（4）及時添加膨潤土；（5）控制泥漿中水含量在15%～20%之間。

3.4 鉆孔

在鉆孔灌注樁施工的過程中，應根據鐵路工程建設的實際情況，選擇合理的鉆孔方法，從而提高鐵路工程路基加固處理質量。鉆孔灌注樁施工可以分為沖擊成孔、旋轉鉆進、沖擊回轉鉆進、套銑鉆孔等。其中，沖擊成孔是鉆孔灌注樁施工技術中最常用的一種方式，其優勢是施工效率高、操作簡單、施工成本低等，本工程采用的正是沖擊成孔。

3.5 清孔

清孔的目的是將孔底沉淀的巖渣、鉆渣等清除干凈，使孔內泥漿保持相對較低的密度和粘度，為下道工序提供良好的工作環境。清孔的方法主要有：（1）空壓機抽吸法。利用空壓機向孔內直接注入空氣，利用高壓水泵將空氣抽出，從而達到清孔的目的。（2）高壓氣沖法。利用高壓氣沖法清除孔底沉淀物。（3）導管法。利用導管將泥漿壓入孔內，將泥砂、水等排出孔外，從而達到清孔的目的。清孔過程中，一般采用泥漿比重為1.2～1.4，粘度為18s～20s，泥漿中含砂率小于5%為宜。

3.6 鋼筋籠制作與安裝

鋼筋籠制作一般采用在現場預制，然后吊放到鋼筋籠平臺上進行焊接的方法。但是該技術在施工過程中會產生較大的噪聲，對周圍環境造成一定的影響，因此，在進行鋼筋籠制作時，需要嚴格按照相關規定要求來進行。在鋼筋籠的制作過程中，要保證主筋的保護層厚度、主筋與箍筋的間距和長度符合設計要求，同時還要保證鋼筋籠的剛度。另外，需要保證主筋與箍筋之間的連接質量。如果發現鋼筋籠外徑與設計不符合要求時，需要對其進行調整。

在鋼筋籠安裝過程中，要嚴格按照設計要求進行，避免出現偏差。當鋼筋籠安裝完成后，需要對其進行認真檢查。檢查的重點包括鋼筋籠是否存在扭曲、變形等問題，同時要確保鋼筋籠不會發生上浮現象。最后，在檢查合格后，對需其進行固定處理，以免在灌注混凝土過程中發生晃動等問題。

3.7 混凝土灌注

在進行混凝土灌注之前，要檢查和檢測導管的密封性是否良好。在灌注過程中，嚴禁碰撞孔壁及施工設備，避免造成斷樁，導管長度應根據樁長、坡度及孔口寬度確定，導管必須插入樁底50mm～100mm，以確保樁身質量，導管就位后在孔底安放定位銷，將樁頂混凝土沿導管壁緩慢灌入導管內。為防止混凝土外漏至孔口底部，可采用插入一塊鋼板使導管在孔底水平放置并與樁側鋼板固定，確保導管不移位。最后，當混凝土進入導管之后，要對其進行二次檢查和檢驗。

4 鉆孔灌注樁施工中的常見問題及處理方法

4.1 管道堵塞

1.主要原因。在鉆孔灌注樁施工過程中，經常會遇到管道堵塞的情況，不僅會導致灌注混凝土的速度變慢，還會使混凝土的質量受到影響，造成這種情況的主要原因有以下幾個方面：（1）根據相關研究表明，在灌注混凝土過程中，混凝土量不足是導致管道堵塞的主要原因之一。在實際施工時，如果沒有按照相關要求來進行灌注，就會導致混凝土量不足，以致沒有及時將多余的混凝土排出，就會導致管道堵塞。（2）在進行混凝土攪拌過程中，如果攪拌不均勻或者出現離析現象，也容易導致管道堵塞。（3）在進行灌注施工過程中，如果不注意控制灌注速度，灌注速度過快，就會導致管道內的壓力過大，容易導致管道堵塞。（4）在進行混凝土灌注施工時，沒有及時清理導管內的雜物和泥漿，或者沒有按照規定來進行操作和檢查，也會導致導管堵塞情況發生[5]。

2.處理方法。在實際施工過程中，主要采用的是人工清理和機械清理兩種方法對管道進行清理。人工清理的具體處理措施如下：首先，采用高壓水槍對堵塞部位進行清理，然后再用壓力較高的清水對管道內進行沖。清理完畢后，立即進行混凝土灌注。如果采用機械清理的方法時，需要將混凝土表面的雜物清除干凈，否則會影響到混凝土的質量。

4.2 鋼筋籠上浮

1.主要原因。（1）鋼筋籠未按要求制作，孔壁坍塌或護筒內水位下降過快，使鋼筋籠上浮。（2）混凝土灌注時，由于導管埋深較大，導管提升速度過快，混凝土供應不及時，導致鋼筋籠隨混凝土上升。（3）混凝土灌入孔內未及時停泵，致使導管內壓力迅速降低，樁孔內混凝土因內外壓力差而向上提升。（4）在鋼筋籠已脫離導管的情況下，樁孔內混凝土因孔底返漿少而壓力大而向上提升。（5）鋼筋籠在混凝土灌注過程中受孔內水位變化的影響而上浮。（6）灌注時間過長，導致混凝土離析、泌水過多，造成鋼筋籠上浮。（7）如果導管底端離孔口距離過小，就會導致混凝土無法在導管內完成循環，從而使混凝土水化熱大量釋放，如果此時混凝土的溫度非常高，就會導致鋼筋籠出現上浮現象。

2.處理方法。在鋼筋籠頂部焊接一個直徑比鋼筋籠直徑大5mm 的鋼筋環，鋼筋環的位置需要與鋼筋籠底部的混凝土面保持水平，同時在鋼筋環處焊接一圈環形箍筋。這樣做的目的是防止混凝土在灌注過程中被拔出，避免產生對混凝土的擠壓。在混凝土灌注過程中，如果混凝土的導管埋深相對較大，則需要適當降低導管的埋深，如果混凝土的導管埋深過小，則需要適當提高混凝土的灌注速度。在對鋼筋籠進行拔出處理時，一般都會導致樁身出現輕微傾斜。為了保證施工安全和樁基質量，需要對鋼筋籠進行適當扶正，如果扶不正且鋼筋籠繼續上浮時，需要將其重新固定在樁位上。

4.3 鉆孔偏斜

1.主要原因。（1）護筒埋設的角度、位置不正，護筒軸線與樁位的垂直度偏差過大，造成鉆機工作時對樁位產生偏斜。（2）護筒周圍回填土太厚或太薄，或用回填土造孔時沒有嚴格按操作規程進行施工，使護筒中心與樁位的軸線不重合。（3）鉆機工作時因操作不當，造成鉆頭與樁孔軸線不重合。（4）護筒頂口沒用鋼絲繩拉緊，或護筒底口沒有用鋼絲繩拉緊，鉆機工作時因振動和碰撞使護筒傾斜而造成鉆機工作時對樁位產生偏斜。（5）鉆頭質量不合格，也會造成鉆機工作時對樁位產生偏斜。（6）鉆孔過程中發生了地層變化，如遇上硬層或軟層或遇到溶洞等復雜地層，導致鉆機工作時發生偏移。（7）鉆孔過程中發生了涌砂、涌水現象，引起孔壁不穩定而引起鉆頭偏斜。（8）開孔時間過長，鉆頭受力過大而使鉆頭偏斜。（9）施工中對已成的孔壁未進行適當的加固，引起鉆孔偏斜。

2.處理方法。發生鉆孔偏斜后，要先對鉆機的具體方位進行確定，然后將鉆桿安裝到偏斜的位置上，再用鐵錘將其擊入孔中。如果有必要，還可以使用水進行沖孔，以確保能夠將偏斜位置沖出。當遇到堅硬的巖石時，必須要用鋼釬或沖擊鉆等工具來將其打入到孔中；當遇到較軟的土層時，可以直接在孔口加入粘土進行回填。如果鉆桿偏斜嚴重，需要采用兩根鋼管進行連接，然后在鋼管中打入鋼楔，待鋼楔入孔底后，再將其拔出來。此外，還可以通過向孔內灌注粘土泥漿等措施來對偏斜部位進行加固，同時注重對泥漿的控制。

5 結語

鉆孔灌注樁在鐵路工程路基加固處理中具有十分重要的作用，鐵路企業應該加大對鉆孔灌注樁技術的研究力度，提高其施工質量和水平。本文從工程實例出發，從準備工作、埋設護筒、制備泥漿、鉆孔、清孔、鋼筋籠制作與安裝和混凝土灌注多個方面對鐵路工程路基加固處理中鉆孔灌注樁施工工藝和常見問題進行了總結。實踐表明，通過鉆孔灌注樁技術的合理應用，鐵路工程路基加固處理質量得到了有效的提升，并保證了鐵路工程建設質量和效率，對我國經濟社會的發展具有積極作用。