談漿固碎石樁在軟土路基中的應用

周 波 魏鱺鋆 宋新龍

(中鐵西北科學研究院有限公司，甘肅蘭州 730000)

軟土地基是公路、鐵路施工過程中常遇到的問題，軟土地基已成為影響路基工程質量的重要因素。如果對軟土地基不加處理或處理不當，很容易造成地基強度不夠、路面沉降過大等問題。漿固碎石樁是一種新型樁基技術，它不僅可以提高軟土路基的承載能力，而且可以降低軟土路基的沉降量，又可以結合利用砂墊層等措施，加快軟土地基的固結沉降速度，從而達到加固地基的目的。并且在軟土地基中采用工程鉆機旋轉循環鉆孔成樁，對地基及周圍建筑物擾動小、施工中振動小、噪聲低，具有良好的社會效益。

1 漿固碎石樁在軟土路基中的作用機理

1.1 軟土地基性質

軟土是在靜水或緩慢流水環境中形成的近代沉積物，天然含水量高是軟土最基本的特性。軟土的工程性質主要分為壓縮與固結兩個方面。隨著固結過程中土體內孔隙水壓力和有效應力的不斷改變導致建筑物下沉，土的強度也隨之降低，壓縮會直接影響到上面構筑物的使用。軟土在固結完成以后，還可能繼續產生客觀的次固結沉降。許多現場觀測資料表明，當孔隙水壓力完全消散后，地基還會繼續沉降。

軟土的強度很低，當軟土的結構未被破壞時，具有一定的結構強度，但是一經擾動或振動，就破壞了原有的結構，它的強度很快明顯降低，甚至發生流動;軟土的長期抗剪強度也只有一般抗剪強度的40%～80%;土的塑性越大，流變越小。

1.2 漿固碎石樁加固機理

1)置換作用。漿固碎石樁通過成孔投放碎石然后注漿，對軟土地基進行置換。漿固碎石樁的強度和彈性模量要大于樁間土，所以一般情況下，漿固碎石樁承擔的荷載要大于軟土地基承擔的荷載。并且通過現場試驗，發現漿固碎石樁復合地基承受外荷載時，一般荷載都向強度大的樁體集中，這樣會使樁間土承受的荷載變小，同時沉降量也相應變小。2)加筋作用。漿固碎石樁成樁之后可以增強軟土地基的整體性和剛度，減小地基沉降量，從而提高整體穩定性。并且樁體達到一定強度之后，漿固碎石樁可以擴散上部荷載，使地基荷載減小，且使荷載分布比較均勻，從而可以減小地基不均勻沉降。還有樁與樁可以約束樁間土的側向位移，可以提高樁間土強度，減小地基沉降。漿固碎石樁加固軟土地基后可以大大改善地基的穩定性。3)排水加速固結作用。與一般碎石樁軟土地基一樣，在施工和成樁后的一段時間內，都會在不同程度上降低地層中地下水的含量，最終達到改善地基土物理力學性質的目的。

2 施工工藝流程

根據設計資料，利用工程鉆機鉆取鉆孔至設計深度，然后向孔內中心插入鋼質注漿管，然后向鉆孔內投放一定級配的碎石至孔口。通過鋼質注漿管向孔內壓注水泥漿。水泥漿一部分與碎石結合形成有一定強度的無砂混凝土樁;一部分滲入土體，加固樁周巖土體。漿固碎石樁與樁間土體形成復合地基，兩者一起承受上部荷載，通過漿固碎石樁與軟土地基的作用機理共同提高軟土地基的承載能力、減小軟土地基的沉降量。

1)清整場地，樁位放樣。施工前應平整場地，然后根據設計圖紙確定漿固碎石樁的孔位。依據工程測量相應規范進行放樣確定樁心。放樣與鉆孔時間間隔不宜太長，避免誤差。2)埋設護筒。護筒主要起到導正鉆機、保護孔口、提高孔內泥漿水位等作用。護筒的埋置深度應根據設計要求或樁位的水文地質情況確定，在粘土中不小于1.0 m，砂土中不宜小于1.5 m，一般情況埋置深度宜為2 m～4 m，特殊情況應加深以保證鉆孔的順利進行。3)鉆機就位。鉆孔周圍場地整平，然后鋪設方木，安置鉆機，整平鉆機。鉆機主動鉆桿中心應與漿固碎石樁中心保持一致，鉆桿應保持鉛直，其傾斜度小于1%。4)成孔。漿固碎石樁成孔工藝與一般鉆孔灌注樁的成孔過程基本一致。一般用自然造漿護壁，在孔壁易坍塌的情況下，宜采用泥漿護壁，泥漿比重應控制在一定的范圍內。目前實際應用中漿固碎石樁成孔方法有兩種:利用鉆機成孔和利用沉管成孔。5)清孔下注漿管。鉆孔完成后，對鉆孔進行清洗，洗孔結束后，投放卵石料前下放注漿管，注漿管下至距孔底約40 cm處，下放完成后對注漿管管口進行保護，避免破壞及泥漿雜物進入注漿管內。6)投放碎石。在投放卵石料的過程中，為防止卵石碰撞孔壁引起塌孔，放置投石導向管和孔口板來引導石料。7)注漿。注漿前首先配備漿液，漿液參數主要包括漿液的配合比、水灰比。在實際施工中，應經過現場試驗，確定適合現場工程地質條件的漿液參數。

注漿壓力可以根據活塞原理施加，注漿過程中采用邊注漿邊拔管的方法，不同的孔深采用不同的注漿壓力。拔管后即可填充碎石，直至孔口有漿液充分外溢后停止注漿。注漿示意圖見圖1。

圖1 注漿示意圖

3 漿固碎石樁施工質量檢測

漿固碎石樁施工過程中除了要嚴格執行漿固碎石樁施工要求外，施工完成后還需進行質量檢測。漿固碎石樁體和樁間土組成的復合土體共同承擔路基頂面向下傳遞的荷載。因此，漿固碎石樁檢測時既要檢驗漿固碎石樁本身的質量是否符合要求，又要檢測其承載力達到設計荷載。目前常用的一些檢測方法如下。

3.1 低應變反射波法

低應變反射波法檢測樁基礎質量比較經濟、快速且比較簡便，這些優點使低應變反射波法得到比較迅速的推廣。低應變反射波法主要是用彈性波檢查地基樁體的完整性、長度、樁體裂縫、斷裂、泥土流入、縮頸擴頸等，該測試方法可以檢測樁體直徑發生變化等缺陷。

3.2 靜載荷試驗

在樁頂逐級施加軸向壓力，觀測樁的相應檢測點隨時間產生的沉降，根據荷載與位移的關系曲線判定樁的豎向承載力的一種試驗方法。根據相關規范測試樁的數量不宜小于總樁數的0.5%，且不應小于3根。單個工程中樁的數量在50根以內時，測樁數量不應小于2根。單個工程靜載試驗的數量不超過10根。

3.3 現場開挖檢測

為了直觀的檢測漿固碎石樁的質量，可在工程現場選擇某個漿固碎石樁，然后將漿固碎石樁周圍的巖土體挖掉，現場觀測樁身是否完整、堅硬，樁徑是否有明顯變徑現象，樁長是否達到設計長度等。該方法最直觀，但是耗時耗力。

3.4 鉆孔取芯試驗

鉆孔取芯法是一種直觀且具有說服力的檢測法。鉆取的巖土樣可直接判斷漿固碎石樁的樁身是否存在斷樁、空洞、夾泥等質量缺陷;檢測樁長是否達到設計深度，檢測樁底沉渣厚度。通過巖土樣可以判斷樁持力層巖性;通過巖土樣物理力學試驗可測出樁身強度、彈性模量等。該方法可以直觀的反映漿固碎石樁的質量，但是對鉆探技術要求較高。

4 結語

我國軟土路基分布廣泛并且成因復雜，因此，在建設過程中采取什么方法處理這些工程問題就成為了我們必須面對的現實問題。漿固碎石樁是一種處理軟土路基的新技術，實踐表明漿固碎石樁加固軟土地基后可明顯提高復合地基的承載力，減小路基的沉降量，加固效果好并且經濟方便。本文介紹漿固碎石樁加固機理、施工工藝和施工質量檢測方法，為以后工程技術人員提供借鑒作用。

［1］GBJ 50021-94，巖土工程勘察規范［S］.

［2］李呂寧，王炳龍，周順華.CFG樁軟土結構軟基加固技術及其實際應用［J］.鐵道工程學報，2006(91):27-31.

［3］白 冰，肖宏彬.軟土工程若干理論與應用［M］.北京:中國水利水電出版社，2002.

［4］劉漢龍，陳永輝.漿固碎石樁技術及其應用［J］.巖土工程界，2006(7):27-30.

［5］鐘聞華，石名磊，劉松玉.超長樁荷載傳遞性狀研究［J］.巖土力學，2005，26(2):307-310.