碎石注漿樁施工技術(shù)在高速公路工程施工中的應(yīng)用

涂厚龍

（吉安市公路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)中心永豐分中心，江西吉安 331500）

0 引言

高速公路工程建設(shè)質(zhì)量關(guān)系著國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民群眾的生活水平。我國地域廣闊，地質(zhì)條件復(fù)雜多變，高速公路工程面臨著多層次、多方面的地質(zhì)問題。

傳統(tǒng)的地基基礎(chǔ)施工技術(shù)在一些地質(zhì)條件較為惡劣的區(qū)域表現(xiàn)出一定的局限性，如在軟弱土層、高地下水位等情況下，路基的承載能力和穩(wěn)定性難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。因此，有必要對(duì)碎石注漿樁施工技術(shù)進(jìn)行深入研究，以滿足高速公路工程對(duì)安全性、穩(wěn)定性和可持續(xù)性的要求。

1 工程概況

某高速公路工程全長50km，設(shè)計(jì)速度為80km/h，雙向四車道，采用瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)。經(jīng)地質(zhì)勘察發(fā)現(xiàn)，施工區(qū)域的地質(zhì)條件復(fù)雜。上層土層為2.2m厚的亞砂土地層，下方是8.6m 厚的灰色淤泥質(zhì)保護(hù)軟土層。其中，軟土路基面積比重較高，在很大程度上提高了工程的施工難度。在此情況下施工，工程將面臨路基不均勻變形風(fēng)險(xiǎn)，會(huì)嚴(yán)重影響高速公路承載能力。在綜合考慮地質(zhì)情況、工程需求及施工難度后，施工單位選擇碎石注漿樁施工技術(shù)，以有效克服軟土路基帶來的挑戰(zhàn)，提高路基的穩(wěn)定性和承載能力。

2 碎石注漿樁施工技術(shù)作用機(jī)理

碎石注漿樁施工技術(shù)是一種高效的地基處理方法，在高速公路工程中發(fā)揮著重要作用。碎石注漿樁施工技術(shù)作用機(jī)理主要如下：

第一，碎石注漿樁的作用機(jī)理體現(xiàn)在對(duì)鉆孔內(nèi)漿液與砂卵石的固結(jié)方面。漿液與砂卵石充分固結(jié)，能夠形成堅(jiān)實(shí)的樁體，有效提升地基承載力。此過程是成孔完成后的重要步驟，而后填入的碎石則發(fā)揮著擠壓樁周土體的作用，使土體顆粒重新分布與排列，通過減小孔隙提升密度，進(jìn)一步增強(qiáng)地基承載能力。

第二，注漿時(shí)漿液持續(xù)滲入周圍土體，可發(fā)揮膠結(jié)作用。這一過程是通過漿液的滲透使周圍土體發(fā)生膠結(jié)，提高樁間土強(qiáng)度，使原狀地基土具有更高的承載力。碎石注漿樁成孔后，所注入的漿液能夠與樁底沉渣充分混合，消除沉渣可能造成的不利影響，這種膠結(jié)作用不僅能夠形成完整的碎石樁，還能夠與樁周土形成復(fù)合地基，共同承受上部荷載。

第三，由于樁體強(qiáng)度與模數(shù)均遠(yuǎn)大于樁間土，因此當(dāng)復(fù)合地基的頂部存在荷載時(shí)，樁身所受的荷載將大于樁間土，且樁體能將所受荷載傳遞至深層土體，進(jìn)一步減小樁間土所受的荷載，這樣的置換作用不僅能提升復(fù)合地基的整體承載能力，還能避免地基大幅沉降。

3 碎石注漿樁施工技術(shù)應(yīng)用

3.1 準(zhǔn)備工作

為確保工程順利進(jìn)行，提高施工效果，進(jìn)行碎石注漿樁施工前，需做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。

首先，應(yīng)進(jìn)行測量和放樣工作，以確定樁位中心。清除施工區(qū)域地面上的雜物，測量和標(biāo)定樁位中心。以樁位中心為圓心，樁身半徑加護(hù)臂厚度為鉆孔半徑，在地面上畫出鉆孔圓周并撒上石灰線。在此過程中，要求樁位偏差不超過設(shè)計(jì)要求的±20mm，以確保樁位的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

其次，為防止鉆孔過程中出現(xiàn)孔口坍塌現(xiàn)象，需要將鋼護(hù)筒埋設(shè)到孔口段處，鋼護(hù)筒埋設(shè)長度通常為1m，同時(shí)利用黏土填實(shí)護(hù)筒周圍，以防止孔口泥漿流失，保證鉆孔的穩(wěn)定性和孔口的完整性，為后續(xù)的鉆孔工作創(chuàng)造良好的條件。

最后，在鉆機(jī)就位前，仔細(xì)調(diào)整鉆機(jī)位置，將位置偏差控制在10cm 之內(nèi)，從而保證鉆機(jī)精確就位。鉆機(jī)達(dá)到指定位置后，必須采用方木對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行整平，以保證鉆機(jī)的穩(wěn)定性，進(jìn)而確保鉆孔的準(zhǔn)確性。

3.2 鉆孔

在碎石注漿樁施工中，鉆孔為關(guān)鍵環(huán)節(jié)，涉及多個(gè)方面，從鉆機(jī)選擇、泥漿護(hù)壁到實(shí)際鉆進(jìn)過程，每個(gè)步驟都會(huì)影響工程的整體施工效果。在該工程中，管理人員基于實(shí)際情況選擇了低噪聲、高效率的旋挖鉆機(jī)，其不僅具備出色的性能，且能在軟土地層全斷面取芯，通過筒式鉆具一次性取出土層填入筒內(nèi)，從而保證施工效率，并確保成孔速度在10～15m/h 的合理范圍內(nèi)。

為了防止孔壁坍塌，可通過注入泥漿的方式護(hù)壁，以確保施工過程的安全性和穩(wěn)定性。對(duì)于不易保持穩(wěn)定性的孔壁，可采用膨潤土添加適量堿的方式進(jìn)行人工造漿護(hù)壁，其間需要保證泥漿供應(yīng)充足，為后續(xù)施工創(chuàng)造有利條件[1]。

具體鉆進(jìn)流程如下：

首先，在鉆孔施工過程中，普遍存在孔底殘留礫石或泥土的情況，因此需要有效處理孔底殘留物，且實(shí)際的鉆孔深度需要稍微超過設(shè)計(jì)深度，但不得超過20cm。根據(jù)該工程軟土層的實(shí)際情況，施工人員確定樁長度為27m，并采用泥漿護(hù)壁大泵量循環(huán)施工方式。考慮到土質(zhì)特點(diǎn)，在前2～3m 深度采用干鉆法，在鉆孔的同時(shí)注入泥漿，以起到護(hù)壁作用，確保施工的安全性和穩(wěn)定性，同時(shí)充分考慮軟土層的實(shí)際情況，保證最終的工程質(zhì)量符合預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

其次，在鉆進(jìn)過程中需要調(diào)慢轉(zhuǎn)速，維持在50～100r/min，并檢查泥漿比重，確保將相關(guān)參數(shù)控制在合理范圍內(nèi)，進(jìn)而保證鉆孔質(zhì)量。

再次，鉆進(jìn)過程中會(huì)產(chǎn)生一定量的泥質(zhì)土和砂土，需及時(shí)進(jìn)行清理，以確保施工順利進(jìn)行。

最后，達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的鉆孔深度后，需提升鉆桿（上提0.3m），并使鉆桿處于回轉(zhuǎn)狀態(tài)，并保持這一狀態(tài)5～30min。之后采用沖孔技術(shù)清理孔底沉渣。

3.3 清孔

在碎石注漿樁施工中，清孔是保證施工質(zhì)量和地基穩(wěn)定性的重要環(huán)節(jié)。具體而言，進(jìn)行碎石注漿樁施工時(shí)，清孔工作分為兩個(gè)階段。

第一次清孔在鉆機(jī)取出后，實(shí)際操作過程中，要求孔底沉渣厚度小于0.1m，同時(shí)進(jìn)行泥漿比重檢測，確保其小于1.15，以保證第一次清孔的效果。

第二次清孔在投石施工環(huán)節(jié)進(jìn)行，采用邊清孔邊投石的方式，第二次清孔的關(guān)鍵在于控制泥漿比重，確保其不得超過1.15。在整個(gè)清孔過程中，要始終保持對(duì)泥漿比重的監(jiān)測并采取相應(yīng)的措施，以防止泥漿比重超過規(guī)定范圍，在保證施工進(jìn)度的同時(shí)，提高地基的穩(wěn)定性和施工質(zhì)量。

3.4 投放石料

在高速公路碎石注漿樁施工過程中，投放石料是關(guān)鍵步驟，其質(zhì)量和效果直接影響樁體的穩(wěn)定性和地基的承載力。因此，需要嚴(yán)格遵照施工規(guī)范開展該環(huán)節(jié)作業(yè)。

投放石料前，需要合理安排清孔過程，確保在第一次清孔后的30min 內(nèi)完成石料投放工作，以保證石料投放效果。石料一般為直徑在15～40mm 之間的碎石，此規(guī)格的碎石能夠在投放過程中更好地填滿孔底，提高整個(gè)樁體的密實(shí)度。在投放石料時(shí)，可采用串筒方式，將清洗過的碎石通過串筒投放到孔內(nèi)。串筒的作用在于避免石料投放過程對(duì)孔壁產(chǎn)生過大的擾動(dòng)，確保碎石能夠垂直落入孔底[2]。

同時(shí)，需要在孔口設(shè)置長方形鋼板，在鋼板上鉆設(shè)圓孔，防止其他雜物落入鉆孔內(nèi)，保證投放石料的準(zhǔn)確性。

此外，為進(jìn)一步提高碎石的密實(shí)度，施工中可采用注漿管注入清水的洗孔工藝，在投放石料的過程中不間斷注入清水，以控制出漿比不超過1.05，該步驟能夠有效清除孔內(nèi)雜物和泥漿，確保碎石完全填充孔隙，提高注漿效果。

3.5 注漿

注漿是碎石注漿樁施工中的一道關(guān)鍵工藝，漿液能夠有效填充碎石之間的空隙，使碎石與漿液固結(jié)成樁，同時(shí)可確保漿液向孔壁周圍的土體滲入，起到加固作用，提高地基土的強(qiáng)度。

在注漿過程中需要合理確定注漿參數(shù)、控制注漿壓力，同時(shí)進(jìn)行分段注漿、拔管等操作，以切實(shí)保證注漿效果。

首先，確定注漿參數(shù)是開展注漿工作的基礎(chǔ)。施工前必須進(jìn)行充分的試驗(yàn)研究，明確注漿壓力、注漿水灰比等關(guān)鍵參數(shù)，同時(shí)需確定孔底端注漿管的注漿量以及每提升1m 注漿管的注漿量。該工程選用水泥砂漿作為注漿材料，施工過程中需要將水泥與細(xì)砂的水灰比控制在0.5～0.6 之間，并適當(dāng)加入粉煤灰，以提高水泥砂漿的流動(dòng)性和易性。

其次，在注漿過程中，施工人員需精確操作，將兩根注漿管對(duì)稱放置于鉆孔內(nèi)，并確保管口無雜物影響[3]。注漿管與孔壁之間應(yīng)保持適當(dāng)距離，確保出漿口高于孔底15～30cm。需要根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整注漿壓力，通常在0.3～0.7MPa。采用邊提升注漿管邊注漿的方法，以有效控制注漿量。注漿壓力升至1.5～2MPa 時(shí)啟動(dòng)分段注漿。為提高水泥漿的流動(dòng)性，可在漿液中添加適量減水劑，并精確控制砂、水、水泥、減水劑的配比，以確保注漿效果穩(wěn)定、可靠。

最后，在拔管過程中需及時(shí)填充石料，有效控制拔管速度和漿液下沉參數(shù)等。注漿達(dá)到樁頂后，為防止?jié){液下沉，需進(jìn)行漿液回注，并持續(xù)30s。樁身強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的80%時(shí)進(jìn)行樁帽鋼筋綁扎，并開始澆筑樁帽混凝土，從而完成整個(gè)注漿工作。注漿過程的具體操作需細(xì)致入微、精確控制參數(shù)，以保證碎石注漿樁施工整體質(zhì)量。

4 碎石注漿樁施工技術(shù)應(yīng)用注意事項(xiàng)

碎石注漿樁施工技術(shù)是一項(xiàng)先進(jìn)、高效的基礎(chǔ)施工方法，從施工前期準(zhǔn)備、施工工藝、質(zhì)量控制等多個(gè)方面分析施工過程注意事項(xiàng)，以更好地發(fā)揮碎石注漿樁施工技術(shù)應(yīng)用效果。

4.1 施工準(zhǔn)備階段注意事項(xiàng)

在施工前期準(zhǔn)備階段，施工方需充分了解地質(zhì)情況，包括地層結(jié)構(gòu)、土層性質(zhì)、地下水位等，以便合理選擇碎石注漿樁規(guī)格和類型。針對(duì)地下水位較高的區(qū)域，可選用水泥防水碎石注漿樁，以防止?jié){液外滲，影響施工效果。同時(shí)，對(duì)施工現(xiàn)場進(jìn)行詳細(xì)勘測，確保施工區(qū)域的平整度和穩(wěn)定性，為后續(xù)施工工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4.2 施工工藝方面注意事項(xiàng)

在施工工藝方面，施工人員需熟練掌握碎石注漿樁的施工步驟和要領(lǐng)。

首先，合理選擇注漿樁的位置，并進(jìn)行現(xiàn)場標(biāo)定，確保樁位布置符合設(shè)計(jì)要求。

其次，在鉆孔過程中，根據(jù)地質(zhì)情況選擇合適的鉆孔方式，防止土體坍塌和樁孔變形[4]。

最后，鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，及時(shí)清理樁孔，確保孔底清晰可見，便于后續(xù)碎石注漿作業(yè)的開展。

進(jìn)行碎石注漿作業(yè)時(shí)，需根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇適當(dāng)?shù)乃槭w粒和注漿材料，并確保漿液的配比符合標(biāo)準(zhǔn)。在漿液注入過程中，需要合理控制注漿壓力和流量，確保漿液充分填充樁孔，并在漿液固化后形成堅(jiān)固的注漿樁體。

此外，為保證注漿樁的整體質(zhì)量，施工過程中應(yīng)定期進(jìn)行質(zhì)量檢測、調(diào)整施工參數(shù)，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的穩(wěn)固性和承載能力。

4.3 施工安全方面注意事項(xiàng)

在現(xiàn)場施工安全方面，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)施工人員的培訓(xùn)，確保其熟悉施工操作規(guī)程，并嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)定。施工現(xiàn)場應(yīng)設(shè)置明顯的安全警示標(biāo)志，保障工作區(qū)域的安全通行。在注漿樁施工過程中，需要及時(shí)清理施工現(xiàn)場，防止碎石和漿液濺落到周圍，影響交通和環(huán)境衛(wèi)生[5]。

4.4 施工后期注意事項(xiàng)

在碎石注漿樁施工后期，需要進(jìn)行工程驗(yàn)收和監(jiān)測。進(jìn)行工程驗(yàn)收時(shí)，需要全面檢查注漿樁數(shù)量、位置、質(zhì)量等，確保施工符合設(shè)計(jì)要求。

同時(shí)，對(duì)注漿樁的承載能力進(jìn)行監(jiān)測，以保證工程的長期穩(wěn)定性和安全性。

5 結(jié)語

綜上所述，在高速公路工程施工中，有效應(yīng)用碎石注漿樁施工技術(shù)，能夠進(jìn)一步保證工程質(zhì)量與安全性。為此，施工團(tuán)隊(duì)需要從鉆孔、清孔、投放石料、注漿等環(huán)節(jié)入手，把好工程質(zhì)量關(guān)，同時(shí)要關(guān)注技術(shù)應(yīng)用注意事項(xiàng)，以更好地發(fā)揮技術(shù)應(yīng)用效果。未來，相關(guān)人員需要繼續(xù)深化對(duì)該技術(shù)的研究，不斷提升施工水平，以更好地滿足社會(huì)對(duì)高速公路工程安全、高效、可持續(xù)發(fā)展等方面的要求。