碎石注漿樁施工技術(shù)在高速公路工程施工中的運(yùn)用

吳曉東

(山西路橋第六工程有限公司，山西 晉中 030600)

0 前 言

在高速公路工程施工過(guò)程中，常常會(huì)用到碎石注漿樁施工技術(shù)，不但可以提高施工速度，而且能夠有效提高樁間土的承載能力。另外，運(yùn)用碎石注漿樁施工技術(shù)時(shí)，施工設(shè)備比較輕便，不會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲，施工效率比較高，有助于樁間土摩擦力的減少，能夠更好地加固公路路基，顯著提高高速公路工程的整體施工質(zhì)量。基于此，本文就碎石注漿樁施工技術(shù)在高速公路工程施工中的運(yùn)用展開(kāi)探討。

1 相關(guān)理論基礎(chǔ)概述

1.1 碎石注漿樁施工技術(shù)的基本原理

碎石與水泥砂漿能夠產(chǎn)生一定的物化作用，進(jìn)而形成注漿樁，屬于一種小型鉆孔灌注樁，是膠結(jié)體樁。一般情況下，注漿樁的直徑為25～75 cm，注漿樁的最大長(zhǎng)度為30 cm。碎石注漿樁施工技術(shù)的基本原理為：在對(duì)碎石注漿樁的直徑進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中，施工單位要運(yùn)用小型鉆機(jī)，根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)要求，小型鉆機(jī)應(yīng)達(dá)到規(guī)定的深度，在鉆孔內(nèi)置入注漿管，然后投入碎石料。在投放工作完成以后，施工單位需要注入漿液，其中漿液應(yīng)從下到上進(jìn)行逆流，直至漿液上升至地面，然后漿液會(huì)漸漸固結(jié)，最后形成樁。在漿液向鉆孔進(jìn)行流入過(guò)程中，漿液常常會(huì)滲入周邊的土體中，漿液與土進(jìn)行有效結(jié)合，能夠有效提高周邊土體與樁體的摩擦力。

1.2 碎石注漿樁施工技術(shù)的特點(diǎn)

使用碎石注漿樁施工技術(shù)只需要使用比較輕便的施工機(jī)具，在施工中對(duì)其進(jìn)行快速運(yùn)用，同時(shí)碎石注漿樁施工技術(shù)對(duì)施工場(chǎng)地并沒(méi)有非常高的要求，在施工過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲，從而在較大程度上基本不會(huì)影響周邊居民的正常生活。另外，當(dāng)注漿樁漿液滲入土體內(nèi)部時(shí)，能夠有效提高樁體與周邊土體的摩擦力，進(jìn)而能夠有效提高高速公路路面的荷載承載能力。

2 案例分析

2.1 工程介紹

某高速公路工程總長(zhǎng)度50 km，設(shè)計(jì)速度為80 km/h，路基寬度24 m，雙向四車(chē)道，瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)。根據(jù)地質(zhì)勘察資料可知，該工程施工區(qū)域的地質(zhì)特點(diǎn)為：上層為2.2 m厚度的亞砂土地層，中層為8.6 m厚度的灰色淤泥質(zhì)保護(hù)軟土層，其中軟土路基面積比重是比較高的，極大程度上提高了該高速公路工程路基的施工難度，極易出現(xiàn)嚴(yán)重的路基不均勻變形現(xiàn)象，難以保證高速公路道路的承載能力。綜合考慮，施工單位最終決定選用碎石注漿樁施工技術(shù)。

2.2 碎石注漿樁施工技術(shù)要點(diǎn)

2.2.1 施工流程

碎石注漿樁的施工流程：鉆孔→清孔→投石→注漿→質(zhì)量檢測(cè)。

2.2.2 技術(shù)要點(diǎn)

1)前期準(zhǔn)備。首先，測(cè)量放樣，將施工現(xiàn)場(chǎng)地面上的碎石、腐殖土等清理干凈，然后進(jìn)行測(cè)量放樣，精準(zhǔn)確定樁位中心，同時(shí)以樁位中心為圓心，將“樁身半徑”+“護(hù)臂厚度“作為鉆孔半徑，標(biāo)劃鉆孔圓周以及撒布石灰線(xiàn)；其次，鋼護(hù)筒埋設(shè)，從孔口位置埋設(shè)鋼護(hù)筒，防止鉆孔施工階段發(fā)生孔口坍塌，其中鋼護(hù)筒的長(zhǎng)度為1.0 m，選擇黏土將鋼護(hù)筒的周?chē)顚?shí)，以免孔口泥漿流失；最后，樁機(jī)就位，將樁機(jī)移動(dòng)到標(biāo)注位置，然后按照規(guī)定要求進(jìn)行調(diào)整，保證位置偏差≤10 cm。待就位之后采用方木墊平鉆機(jī)，確保鉆機(jī)穩(wěn)固。同時(shí)鉆機(jī)主動(dòng)鉆桿必須和樁中心對(duì)準(zhǔn)，使鉆桿處于垂直狀態(tài)，傾斜度≤1%。

2)鉆孔。鉆孔是碎石注漿樁施工過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在本工程中，碎石注漿樁設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為0.3 m。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，選用合適的鉆孔設(shè)施，合理設(shè)計(jì)鉆頭與鉆探深度，嚴(yán)格控制鉆孔的垂直度誤差，不得高于1%，與此同時(shí)，在實(shí)際施工過(guò)程中，施工單位需要定期檢查鉆孔的垂直度。在進(jìn)行鉆孔施工過(guò)程中，常會(huì)產(chǎn)生多種雜物，如泥質(zhì)土、砂土等，為提高鉆孔的施工效率，施工單位要及時(shí)清理孔內(nèi)的雜物，并且對(duì)泥漿的比重及時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，不得高于1.25。因?yàn)榭字袝?huì)存有一定量的雜物，因此實(shí)際鉆孔深度要比設(shè)計(jì)孔深要大一些，為避免出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，施工單位需要利用鋼筒來(lái)進(jìn)行護(hù)壁施工。

3)清孔。在使用鉆機(jī)過(guò)程中，常會(huì)產(chǎn)生很多的雜物，對(duì)樁體的穩(wěn)定性與承載能力造成極大的影響。因此，施工單位除了要對(duì)鉆孔質(zhì)量進(jìn)行及時(shí)檢驗(yàn)，還應(yīng)及時(shí)清理鉆機(jī)的底部。一般來(lái)說(shuō)，施工宜分兩次進(jìn)行清孔施工，當(dāng)鉆孔成型以后進(jìn)行第一次清孔，選用沖水槍進(jìn)行清渣。當(dāng)泥漿比滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求時(shí)，方可進(jìn)行第二次清孔施工。

4)投石。在進(jìn)行投石施工之前，為保證石料的強(qiáng)度與含泥量滿(mǎn)足施工要求，施工單位要對(duì)石料的性能進(jìn)行檢驗(yàn)，在施工中不得使用質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的石料。與此同時(shí)，針對(duì)石料的粒徑，應(yīng)將其控制在20～40 mm，同時(shí)需保證石料粒徑的均勻性，石料的表面要保持整潔，最大程度上要保護(hù)孔洞與注漿管。在進(jìn)行投石施工之前，施工單位需在鉆孔的上部設(shè)置串筒，通過(guò)利用串筒，向孔洞中投放碎石，當(dāng)碎石高度上升至1.5m時(shí)，為避免出現(xiàn)孔洞塌陷現(xiàn)象，施工單位需設(shè)置鋼筋籠，有效保護(hù)孔洞。將注漿管加設(shè)在孔底，當(dāng)石料的投放高度達(dá)到設(shè)計(jì)要求以后，為保證注漿的通暢，施工單位需及時(shí)清洗注漿管。

5)注漿。在注漿施工過(guò)程中，需要配置砂漿泵，在鉆孔中注入水泥砂漿，在進(jìn)行注漿施工過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，合理確定漿泵型號(hào)與灌漿材料。在本次施工過(guò)程中，主要選用水泥膠結(jié)料作為普通硅酸鹽水泥，選用粒徑不大于0.5 mm的砂子，碎石注漿樁的樁體混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度不得小于C15。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，最終確定水泥砂漿配合比，即：水泥∶砂∶水=1∶0.75∶0.5。選用砂漿機(jī)來(lái)拌制水泥漿液，在完成拌制以后，在注漿槽中存放水泥漿液，在進(jìn)行注漿施工之前，需要選用0.8 mm×0.8 mm的水網(wǎng)來(lái)過(guò)濾水泥漿。在進(jìn)行注漿施工過(guò)程中，施工單位需將砂漿液注入所有鉆孔中，當(dāng)注漿達(dá)到一定程度以后，施工單位需適當(dāng)降低注漿速度與注漿量。當(dāng)水泥砂漿上升到鉆孔孔口位置時(shí)，方可停止注漿施工，然后施工單位需要進(jìn)行拔管施工。在進(jìn)行注漿施工過(guò)程中，因?yàn)榭卓谖恢锰幍乃槭谑艿阶{管振動(dòng)作用下會(huì)出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，為有效避免出現(xiàn)這種現(xiàn)象，施工單位應(yīng)選用布料來(lái)對(duì)其進(jìn)行有效穩(wěn)固處理

6)碎石注漿樁的質(zhì)量檢測(cè)。在施工結(jié)束以后，施工單位應(yīng)根據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)與施工要求，對(duì)碎石注漿樁的質(zhì)量進(jìn)行詳細(xì)檢查。其中，碎石注漿樁的檢查項(xiàng)目與允許偏差，如表1所示。

表1 碎石注漿樁主要檢測(cè)項(xiàng)目和允許偏差

2.3 碎石注漿樁施工質(zhì)量的有效控制

1)在進(jìn)行成孔施工過(guò)程中，當(dāng)鉆孔達(dá)到涂層分界線(xiàn)位置處時(shí)，為確保鉆孔施工的順利開(kāi)展，施工單位要及時(shí)降低鉆孔速度，同時(shí)需采取一些有效措施，以避免出現(xiàn)塌孔、斜孔等不良現(xiàn)象。在進(jìn)行鉆孔過(guò)程中，施工單位要保證鉆孔的垂直度，誤差不得大于1%，一旦出現(xiàn)明顯的傾斜現(xiàn)象，施工單位要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。為有效提高鉆頭的利用率、降低鉆頭的磨損度，施工單位在進(jìn)行鉆孔過(guò)程中，需對(duì)鉆頭上進(jìn)行注水，降低鉆頭鉆進(jìn)時(shí)的溫度。

2)針對(duì)碎石注漿管的沉降特點(diǎn)與位移特點(diǎn)，施工單位要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)檢測(cè)，根據(jù)獲取的檢測(cè)結(jié)果，對(duì)相關(guān)施工參數(shù)進(jìn)行有效調(diào)整，以提高碎石注漿樁的施工質(zhì)量。

3)為避免出現(xiàn)回漿現(xiàn)象，施工單位要嚴(yán)格根據(jù)注漿流程來(lái)進(jìn)行注漿施工。在進(jìn)行注漿施工之前，施工單位要有效校正與調(diào)試注漿設(shè)備，同時(shí)需及時(shí)清理干凈孔中全部的雜物；建立健全注漿質(zhì)量管理體系，這樣能夠在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可以對(duì)其進(jìn)行快速處理與解決，促使注漿施工更加安全與穩(wěn)定。

4)在進(jìn)行碎石注漿樁施工過(guò)程中，施工單位要進(jìn)行沉降檢測(cè)，以了解與掌握地基地表沉降和分層沉降情況，為避免出現(xiàn)縮頸與塌孔現(xiàn)象，施工單位要嚴(yán)格控制鉆孔的垂直度，偏差不得高于1.5%。

3 注意事項(xiàng)

1)打樁必須嚴(yán)格貫徹由周?chē)林虚g的順序，相鄰兩臺(tái)鉆機(jī)的間距不小于10 m，以防止鉆機(jī)施工過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)而造成塌孔。

2)若鉆機(jī)鉆進(jìn)速度突然變快，則表明地質(zhì)條件可能出現(xiàn)了變化，就須合理調(diào)整鉆機(jī)進(jìn)尺速度，同時(shí)提升泥漿比重，以防止出現(xiàn)塌孔和縮頸等現(xiàn)象。

3)注漿壓力須符合規(guī)定要求，以免漿液擴(kuò)散到其余樁位，從而影響施工效果，提升施工難度。所以須結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際狀況科學(xué)確定與嚴(yán)格控制注漿壓力。

4)根據(jù)地質(zhì)條件合理調(diào)整水泥用量，若地層滲透性比較強(qiáng)，表明土層孔隙大，注漿可能會(huì)出現(xiàn)擴(kuò)散，因此需加大水泥用量；若地層滲透性較弱，則要適量減少水泥用量，以提升漿液擴(kuò)散率。此外，注漿量需要綜合分析地質(zhì)條件，若注漿量不足可能會(huì)引發(fā)斷樁。

5)成孔后須及時(shí)檢查，然后快速投入碎石，防止清孔后泥漿比重降低或是受地下水影響，導(dǎo)致碎石注漿樁效果不佳。

6)注漿和拔管階段，所有樁位須一次性完成，確保施工的穩(wěn)定性、連續(xù)性，防止長(zhǎng)時(shí)間停頓造成堵管或者斷樁。

7)如項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)遇到了軟土地層，就須采取有效措施進(jìn)行處治，以免影響碎石注漿樁施工質(zhì)量。與此同時(shí)，在高速公路工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)劃階段，需要高度重視環(huán)境與水文保護(hù)，項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配置工作人員負(fù)責(zé)施工廢棄物的清理，尤其是施工過(guò)程中形成的廢水，必須引入到指定處理區(qū)域。在具體操作過(guò)程中工作人員應(yīng)佩戴防護(hù)性備，防止污染樁體。

8)針對(duì)碎石注漿樁的承載力，應(yīng)采用靜載試驗(yàn)方式進(jìn)行確定。由于復(fù)合地基實(shí)施靜載試驗(yàn)的難度系數(shù)比較大，需要的試驗(yàn)時(shí)間比較長(zhǎng)，因此確定選擇單樁試驗(yàn)，從而得出單樁極限承載力。

4 結(jié) 語(yǔ)

在高速公路工程施工過(guò)程中，碎石注漿樁是一種非常重要的施工技術(shù)，通過(guò)采用碎石注漿樁施工技術(shù)，有效提高路基的承載能力與穩(wěn)定性，方便施工，有效緩解噪聲污染問(wèn)題。本文對(duì)碎石注漿樁施工技術(shù)在高速公路工程施工中的運(yùn)用進(jìn)行了深入研究，以期對(duì)高速公路工程的施工起到一定的借鑒作用。

[ID:013674]