螺纹桩的作用

对于高铁的高架部分，打好路基也就非常容易理解。一般，高度越高，打的地基也就越深，从而安全性也就越好。

普通路段的路基也非常重要。高铁经过的地区，大部分都是土壤的表层，而非坚硬的岩石层。土壤的特性大家都明白，比较软，受力后容易下沉凹陷。如果将道床或者混凝土底座直接铺在土壤表层，列车经过的一次，土壤就会下压一次。久而久之，下压的变形越来越大，这段轨道就变得不安全了。

路基剖面

正因为“柔软”的土壤容易变形，所以才需要对土壤进行加固。这种加固方式就是插入一根根的桩子，来限制土体的运动。这一根根插入的桩子，有的就是螺旋桩，有的是纯混凝土桩。两者的区别就在于，螺旋桩是一根空心的带螺纹的金属桩，施工后空心处灌入混凝土，根据设计插入一定数量的钢筋。而纯混凝土桩就是打孔后直接灌入钢筋混凝土。由于螺纹桩带有螺纹，在一定程度上可以更好地与土体相连接，关于螺纹桩的设计，有大量的文献可以参考。

螺纹桩结构

通过螺纹桩的分布，以及螺纹桩螺距等参数的变化，来实现更好的对土体的加固效果。下图就是螺纹桩与普通桩的对比，很明显左图顶部的蓝色代表这个位置的沉降值小。相信，如果没有桩，顶部的沉降值将更大。

螺纹桩与普通桩的沉降对比效果

螺纹桩的深度

前面说了，有大量的文献来研究螺纹桩的加固效果，影响因素除了分布的数量、螺距等参数之外，另一个非常重要的参数就是深度。理论上，显然是越深越好。如果深度能够直达底部坚硬的岩石层，那么光靠这几根桩子，就可以撑起列车了。实际上，这种情况显然是不现实的。

路基剖面

为了确定在指定载荷下安全（承载力大、抗侧向力大）的螺纹桩深度，需要精确的计算。下图事桩侧阻力与深度的关系。同等条件下，螺纹桩越深，侧向的阻力越大。这其实也就代表着，这根越长的插入土体的桩子，更不容易发生侧向的倾倒。

这就是高铁路基设计中螺纹桩长度的计算依据。新闻中报道，设计长度是14.5m-15.5m，就表示如果再增加其长度，承载能力基本上没有提升的效果。但是，如果短于这个设计值，就如上图所示，承载能力就会出现明显的下降。差不多长度降一半，承载能力也降一半。

虽然，设计的时候，都会有一定的安全系数。对于这种高铁，其安全系数还是比较大的。在机械行业，一般的安全系数是1.5以上，高铁的话可能2以上（实际取值，由相关标准确定）。如果螺纹桩长度减半，恰好抵消了这个取值2的安全系数。此时，高铁路基处于崩溃的边缘。

总结

截止目前，是否真的偷工减料还没有确切的定论，真相等待权威机构的调查。但是，如果螺纹桩长度真的不达标，这个高铁路基的承载能力是肯定下降的。由于安全系数的存在，可能不会立马发生路基坍塌，但是其安全的使用寿命显然是缩短了。

（原文标题：高铁竟被举报偷工减料，高铁地基的守护神螺纹桩短一点对安全影响很大    原文作者：力学Nerd王小胖 南京农业大学工学院副教授 科普领域创作者  ）