公路工程中碎石注漿樁施工技術探討

唐新平

新疆路橋橋梁工程建設有限責任公司，新疆烏魯木齊 830000

1 工程概況

某公路工程橋梁橋臺位于水塘內， 塘底黃海平均標高為5.97 m， 上層為灰黃色～褐黃色為主的亞砂土地層，平均層厚為2m，壓縮性中等； 中層為伴有河流沖積相亞砂土和粉砂交互層的灰色淤泥質飽和軟土層，平均層厚為8.5m，壓縮性中等，可作為該工程路基壓縮層和持力層；底層為灰色夾粉細砂的亞砂土層，該層壓縮性為中等，性能較好，是良好的壓縮層。在淺部地層中主要以沖擊相的亞砂土和粉砂為主的松散土類孔隙潛水含水量，無承壓，平均水位埋深在0.75m左右。公路橋梁工程1號橋臺路基填筑高度為10m，橋臺位于水塘內，平均水深為4m。考慮橋頭地基承載力、工后沉降和橋頭跳車程度，橋頭軟土路基采用碎石注漿樁進行加固處理。

2 碎石注漿樁施工工藝

2.1 技術原理

碎石注漿樁從樁的材料看屬于膠結體樁而從成樁工藝看屬于鉆孔灌注樁，主要是一種由水泥砂漿和碎石膠結而成的鉆孔灌注樁。碎石注漿樁的基本原理是利用按設計直徑配置的小型鉆機鉆入地基土層至設計深度，在投放碎石料前先將注漿管放至孔底，然后同時進行注漿管放水清洗孔壁和投放碎石料的工作。完成上述工作后開始進行注漿，漿液從孔由下至上灌滿至地面以后固結成樁，同時漿液也滲透周圍土體，砂漿和土結合，使土體與樁體間形成一個的過渡帶，提高了周圍土體與樁的摩擦力。碎石注漿樁近年來在高速公路的地基處理中有很大的發展，可以很好地發揮它的優點。

2.2 施工工藝

碎石注漿樁的施工過程主要分為：成孔、投石注漿和現澆蓋板3部分：

1）成孔。樁位測放時要求控制樁位偏差在±20mm 之內；為確保鉆進順利預防鉆孔時發生坍塌，應在孔口處埋設直徑為60cm埋深1.2m～1.5m的鋼護筒，為確保護筒不發生偏移護筒周圍土體通過夯實處理，為保證鉆孔中心樁位增設騎馬樁；采用地表水加黃泥造比重為1.15g/cm3～1. 25g/cm3泥漿，鉆孔灌注樁與其成孔作業方法大致相同，為保證垂直度，要加強對鉆桿的垂直度和鉆機的平穩性檢查， 確保成孔垂直度偏差小于1%；鉆進土層至設計深度后，通過鉆頭原位空轉利用正循環泵進行清孔排渣，清孔至沉渣厚度小于10cm，要控制泥漿比重在1.15 左右，在撤離鉆機后要用檢孔器測量垂直度和孔徑；

2）投石注漿。采用1.0m～1.5m厚度為10mm方型鋼板作為孔口板，圓孔直徑為600mm，保持投石導向管的垂直度并固定投石導向管；注漿管則通過兩口中心處的導向環來固定，并通過導向環插進離孔底10cm～15cm處；通過導向管將粒徑為20mm～ 40mm碎石填入孔內，投石直至設計孔口標高，同時，通過注漿管不間斷注入清水洗孔，洗至孔口時控制孔口泥漿的比重在1.05g/cm3內；碎石注漿樁樁體混凝土采用C15，水泥漿配合比為水：水泥：砂=0.5:1:0.75:0. 80，采用砂漿機拌制水泥漿，存放于注漿槽內，采用邊注漿邊拔管的方法將通過0.8mm×0.8mm 的水網過濾后的水泥漿通過注漿管壓入孔內；以注漿量控制拔管的距離，拔管間距控制在0.3m～0.5m，注漿過程要求連貫；注漿至孔口翻漿比重達到砂漿標準比重的95%時，注漿結束。在整個拔管和注漿的過程中，孔口石料會因為注漿管的振動而下沉，所以在整個過程中要及時補充碎石，另外注漿后樁頂漿液會下沉，必要時應進行回灌作業；

3）現澆蓋板。蓋板可以使路基傳下的力較均勻分布在各樁體上，同時還可以增大土復合地基和樁之間的承載能力。當樁體強度達到70%設計強度時，在挖鑿樁頭松散部分支立鋼模板澆筑1.5m×1.5m厚20cm的樁頂蓋板，樁頂蓋板建筑后養護3天后進行拆模工序，完成后四周回填夯實。

3 樁身質量試驗結果

為了確保樁體本身質量和樁體承載能力的大小能滿足設計要求，對碎石注漿樁進行檢測試驗。對樁體體質量檢測結果顯示，實際注漿量要比理論注漿量大50kg/m，符合注漿量要求，采用低應變動測法檢測樁體完整性，結果顯示隨機抽取的15%成品樁中均為I類樁。

此外，抽取一組進行靜載試驗，圖1為三樁六邊形復合路基，總面積為24.4m2。試驗加載方式采用壓重平臺反力裝置按每級加載量650kN逐級加載，為了監測樁周圍土壓力和樁壓力變化實驗時在樁周圍土和樁頂通過設置土壓力盒觀測土壓力變化情況。

圖1 靜載試驗復合路基示意圖

靜載試驗的Q-S曲線如圖2所示，試驗中單樁復合荷載平均值為2 200kN，最大荷載和最大沉降量分別為6 500kN和114mm，在整個卸載過程中，復合路基的回彈率達到9%。從圖中可知，復合路基的沉降曲線的變化緩慢，說明路基表現出穩定的沉降，樁的承載能力很好，證明樁身不存在折斷現象。圖3為加載過程中樁間土和樁頂的應力變化曲線。從曲線可以看出，土壓應力在三根樁的樁頂處變化基本一致，與荷載的增加呈正相關，且受荷載影響較大；土壓力在樁間土處與荷載的增加也呈正相關，但受荷載影響較小。結果表明，樁間土和樁共同承擔上部荷載，且樁身承擔了大部分上部荷載，證明經碎石注漿樁加固處理的路基具有較好的復合路基效應和良好的承載能力。

圖3 樁、土壓應力變化曲線

4 結論

本文結合實際工程簡單介紹碎石注漿樁的加固原理和其施工工藝，并進行靜載試驗，分析了樁基荷載變化規律樁和樁土間的應力變化情況，結果表明，碎石注漿樁承載能力較好并能發揮較好的復合路基效應。

[1]龔曉南.復合地基理論及工程應用[D].北京：中國建筑工業出版社，2002.

[2]張偉華.碎石注漿樁施工技術在公路工程中的應用[J].工程技術，2009(19).