铁路站场软弱地基变截面挤密螺纹桩处理施工工艺
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作者: 马志霞
1、工程概述
新建沪昆铁路客运专线长沙至昆明段（云南段）引入昆明枢纽工程站前工程，站场路基工程地基处理采用复合地基变截面挤密螺纹桩加固；大截面螺纹桩芯柱体直径为500mm，螺纹外径为600mm，大截面桩长6m，小截面螺纹桩芯柱体直径为300mm，螺纹外径为400mm，长度为自大截面底部至设计桩底标高，桩间距2m-2.2m，在平面上采用矩形布置。变截面挤密螺纹桩设计单桩承载力应不小于350kN，变截面挤密螺纹桩设计复合地基承载力应不小于150kPa。
2、施工准备
2.1内业技术准备
根据设计文件要绘制桩位平面布置图，制定合理的施工工艺，选定合理的施工机械，配备足够的技术人员。编制技术交底书，并在开工前组织技术人员认真审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉验标及技术标准。施工前对施工人员进行详细的施工技术交底。
2.2人员配备
根据变截面挤密螺纹桩施工特点，一台钻机配备作业人员6人，实行两班倒；
2.3机械设备配置
变截面挤密螺纹桩施工采用长螺旋改装钻机成孔，泵压混凝土成桩，因此机械设备配置如下：
辅助设施与机具：小推车、重锤、水准仪、GPS、钢尺等。
2.4材料准备
根据已审批的混合料配合比在开工之前准备好各类材料，并检测合格。工程施工过程中要根据工程进展情况，及时备料，确保工程顺利进行。
2.5作业面处理
原地表清表后，用推土机进行平整，铺垫25cm碎石，用压路机进行压实，铺垫25cm碎石，确保碾压完后的原地面K30≥60Mpa/m。以保证变截面挤密螺纹桩机能正常工作。
3、施工工艺
3.1工艺流程
施工程序为：施工准备→清表及碾压→工艺性试验→确定工艺→测量放样→桩基施工→成桩验收。
3.2施工放样
根据布桩图，计算出四角边桩桩位中心坐标，用GPS进行施工放样，然后用大钢尺放出其他变截面挤密螺纹桩。为保证放出的变截面挤密螺纹桩桩位不丢失，先用钢钎打点，然后在钢钎打出的点位灌白灰，插上有红色标志的竹竿。
3.3施工顺序
采用跳桩法施工，避免造成相临桩断桩，同时避免串孔现象出现。
3.4钻机就位
钻机就位采用液压支腿和滑道共同来完成。钻机就位前要用钢尺进行桩位复核，以确保桩位正确。钻机就位后，应用钻机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心，确保变截面挤密螺纹桩垂直度容许偏差不大于1%。
3.5钻进成孔
钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进。先慢后快，同时检查钻孔的偏差并及时纠正。在成孔过程中，发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，防止桩孔偏斜、位移及钻杆、钻具损坏。变截面挤密螺纹桩钻机匀速钻进，正常钻速为1m/min左右，同时根据钻塔上标记控制钻进深度，并及时记录电流变化情况，达到设计深度后停钻。
当钻头进入硬层时，钻头摇晃相对较大，同时钻机设备的电流值达到190A左右，该种情况下持续钻进100cm以上并达到设计底标高，可以认为达到设计要求。如不能满足上述要求，可以持续钻进直到满足设计要求。
①桩孔上端成孔：
正向回转向下钻进，先小截面钻头钻进至1米后，随即与大截面钻头呈阶梯状同时向下钻进，至大截面段的设计孔深后暂停回转；
②解锁：
向上提升钻杆约0.5米后，反向回转钻杆约1/2～1周，使键式离合装置解锁，大截面钻头与小截面钻头轴向分离，而大截面钻头停留在大直径桩孔处；
③小截面成孔：
此时下降钻杆至原井深后小截面钻杆正向继续向下钻进，直至设计桩深，形成挤密变截面柱状裸孔；
④提升挤压螺纹：
裸孔完成之后，采用反向回转并提升，在反向回转及提升速比同步作用力下，螺牙偏心凸轮切点与土体摩擦，呈一开合角度自动张开，螺牙偏心凸轮呈螺旋形式挤压土体形成螺牙，当小截面钻杆提升至大截面时，与大截面钻头的键式离合装置结合共同反向回转，大截面钻头的偏心凸轮打开，挤压螺纹；
⑤提升灌注混凝土成桩：
与工序④回转提升速比同步，挤压螺纹的同时，由钻杆内及时泵送混凝土充填成桩。
3.6混合料搅拌
混合料搅拌要求按配合比进行配料，计量要求准确，拌合时间不得少于120s。
3.7灌注及拔管
灌注前试验人员对拌和料进行坍落度检查，成孔至设计深度后，现场指挥员应通知钻机停钻提升钻杆30cm，使钻头滑瓣打开，并同时通知司泵开始灌注砼并保持连续灌注。灌注砼至桩顶时，应适当超过桩顶设计标高不小于50cm，以保证桩顶标高和桩顶砼质量均符合设计要求。司钻和泵工密切配合，根据泵入混合料量控制提钻速度，保证钻头矛尖始终埋在混合料中1m左右，以防断桩。混合料达不到桩头设计标高时，应及时处理，将泵管插入混合料下面50cm处补料，并振捣密实。灌注砼之前，应检查管路是否顺畅稳固；每班第1根桩灌注前，应用水泥砂浆湿润管路。压灌砼时一次提钻高度小于25cm，混凝土埋钻高度大于1.0m。
灌注成桩完成后，桩顶采用湿黏土封顶，进行保护。对每根桩和拌合料灌筑量不得小于施工图标示灌筑量，确认桩长能保证有效桩体的施工图标示高程，且上端应有0.5m长的保护桩体。
3.8移机
当上一根桩施工完毕后，钻机移位，进行下一根桩的施工。施工时应根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核，保证桩位准确。
工程效果
采用螺纹挤密桩对地基加固处理，与挖除换填相比多利用弃碴90万余方，工程总费用较挖除换填方案节省4000万余费用，实施过程中具有不排土、噪音小、施工速度快等特点，同时具有弃方少、占地少、投资省、对环境影响小等特点，因此，具有显著经济、社会及环境效益。
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