碎石注漿樁施工技術在高速公路工程施工中的運用

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程中，常常會用到碎石注漿樁施工技術，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，運用碎石注漿樁施工技術時，施工設備比較輕便，不會產生較大的噪聲，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量?；诖?，本文就碎石注漿樁施工技術在高速公路工程施工中的運用展開探討。

1 相關理論基礎概述

1.1 碎石注漿樁施工技術的基本原理

碎石與水泥砂漿能夠產生一定的物化作用，進而形成注漿樁，屬于一種小型鉆孔灌注樁，是膠結體樁。一般情況下，注漿樁的直徑為25～75 cm，注漿樁的最大長度為30 cm。碎石注漿樁施工技術的基本原理為：在對碎石注漿樁的直徑進行設計過程中，施工單位要運用小型鉆機，根據相關設計要求，小型鉆機應達到規定的深度，在鉆孔內置入注漿管，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，其中漿液應從下到上進行逆流，直至漿液上升至地面，然后漿液會漸漸固結，最后形成樁。在漿液向鉆孔進行流入過程中，漿液常常會滲入周邊的土體中，漿液與土進行有效結合，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的特點

使用碎石注漿樁施工技術只需要使用比較輕便的施工機具，在施工中對其進行快速運用，同時碎石注漿樁施工技術對施工場地并沒有非常高的要求，在施工過程中不會產生較大的噪聲，從而在較大程度上基本不會影響周邊居民的正常生活。另外，當注漿樁漿液滲入土體內部時，能夠有效提高樁體與周邊土體的摩擦力，進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度50 km，設計速度為80 km/h，路基寬度24 m，雙向四車道，瀝青混凝土路面結構。根據地質勘察資料可知，該工程施工區域的地質特點為：上層為2.2 m厚度的亞砂土地層，中層為8.6 m厚度的灰色淤泥質保護軟土層，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，極易出現嚴重的路基不均勻變形現象，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。

2.2 碎石注漿樁施工技術要點

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→質量檢測。

2.2.2 技術要點

1)前期準備。首先，測量放樣，將施工現場地面上的碎石、腐殖土等清理干凈，然后進行測量放樣，精準確定樁位中心，同時以樁位中心為圓心，將“樁身半徑”+“護臂厚度“作為鉆孔半徑，標劃鉆孔圓周以及撒布石灰線；其次，鋼護筒埋設，從孔口位置埋設鋼護筒，防止鉆孔施工階段發生孔口坍塌，其中鋼護筒的長度為1.0 m，選擇黏土將鋼護筒的周圍填實，以免孔口泥漿流失；最后，樁機就位，將樁機移動到標注位置，然后按照規定要求進行調整，保證位置偏差≤10 cm。待就位之后采用方木墊平鉆機，確保鉆機穩固。同時鉆機主動鉆桿必須和樁中心對準，使鉆桿處于垂直狀態，傾斜度≤1%。

2)鉆孔。鉆孔是碎石注漿樁施工過程中的一個重要環節。在本工程中，碎石注漿樁設計長度為0.3 m。根據施工現場的實際情況，選用合適的鉆孔設施，合理設計鉆頭與鉆探深度，嚴格控制鉆孔的垂直度誤差，不得高于1%，與此同時，在實際施工過程中，施工單位需要定期檢查鉆孔的垂直度。在進行鉆孔施工過程中，常會產生多種雜物，如泥質土、砂土等，為提高鉆孔的施工效率，施工單位要及時清理孔內的雜物，并且對泥漿的比重及時進行檢測，不得高于1.25。因為孔中會存有一定量的雜物，因此實際鉆孔深度要比設計孔深要大一些，為避免出現塌孔現象，施工單位需要利用鋼筒來進行護壁施工。

3)清孔。在使用鉆機過程中，常會產生很多的雜物，對樁體的穩定性與承載能力造成極大的影響。因此，施工單位除了要對鉆孔質量進行及時檢驗，還應及時清理鉆機的底部。一般來說，施工宜分兩次進行清孔施工，當鉆孔成型以后進行第一次清孔，選用沖水槍進行清渣。當泥漿比滿足設計要求時，方可進行第二次清孔施工。

4)投石。在進行投石施工之前，為保證石料的強度與含泥量滿足施工要求，施工單位要對石料的性能進行檢驗，在施工中不得使用質量不達標的石料。與此同時，針對石料的粒徑，應將其控制在20～40 mm，同時需保證石料粒徑的均勻性，石料的表面要保持整潔，最大程度上要保護孔洞與注漿管。在進行投石施工之前，施工單位需在鉆孔的上部設置串筒，通過利用串筒，向孔洞中投放碎石，當碎石高度上升至1.5m時，為避免出現孔洞塌陷現象，施工單位需設置鋼筋籠，有效保護孔洞。將注漿管加設在孔底，當石料的投放高度達到設計要求以后，為保證注漿的通暢，施工單位需及時清洗注漿管。

5)注漿。在注漿施工過程中，需要配置砂漿泵，在鉆孔中注入水泥砂漿，在進行注漿施工過程中，應根據設計要求，合理確定漿泵型號與灌漿材料。在本次施工過程中，主要選用水泥膠結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計強度不得小于C15。根據試驗結果，最終確定水泥砂漿配合比，即：水泥∶砂∶水=1∶0.75∶0.5。選用砂漿機來拌制水泥漿液，在完成拌制以后，在注漿槽中存放水泥漿液，在進行注漿施工之前，需要選用0.8 mm×0.8 mm的水網來過濾水泥漿。在進行注漿施工過程中，施工單位需將砂漿液注入所有鉆孔中，當注漿達到一定程度以后，施工單位需適當降低注漿速度與注漿量。當水泥砂漿上升到鉆孔孔口位置時，方可停止注漿施工，然后施工單位需要進行拔管施工。在進行注漿施工過程中，因為孔口位置處的碎石在受到注漿管振動作用下會出現下沉現象，為有效避免出現這種現象，施工單位應選用布料來對其進行有效穩固處理

6)碎石注漿樁的質量檢測。在施工結束以后，施工單位應根據施工標準與施工要求，對碎石注漿樁的質量進行詳細檢查。其中，碎石注漿樁的檢查項目與允許偏差，如表1所示。

表1 碎石注漿樁主要檢測項目和允許偏差

2.3 碎石注漿樁施工質量的有效控制

1)在進行成孔施工過程中，當鉆孔達到涂層分界線位置處時，為確保鉆孔施工的順利開展，施工單位要及時降低鉆孔速度，同時需采取一些有效措施，以避免出現塌孔、斜孔等不良現象。在進行鉆孔過程中，施工單位要保證鉆孔的垂直度，誤差不得大于1%，一旦出現明顯的傾斜現象，施工單位要對其進行及時調整。為有效提高鉆頭的利用率、降低鉆頭的磨損度，施工單位在進行鉆孔過程中，需對鉆頭上進行注水，降低鉆頭鉆進時的溫度。

2)針對碎石注漿管的沉降特點與位移特點，施工單位要對其進行及時檢測，根據獲取的檢測結果，對相關施工參數進行有效調整，以提高碎石注漿樁的施工質量。

3)為避免出現回漿現象，施工單位要嚴格根據注漿流程來進行注漿施工。在進行注漿施工之前，施工單位要有效校正與調試注漿設備，同時需及時清理干凈孔中全部的雜物；建立健全注漿質量管理體系，這樣能夠在出現問題時，可以對其進行快速處理與解決，促使注漿施工更加安全與穩定。

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

3 注意事項

1)打樁必須嚴格貫徹由周圍至中間的順序，相鄰兩臺鉆機的間距不小于10 m，以防止鉆機施工過程中產生振動而造成塌孔。

2)若鉆機鉆進速度突然變快，則表明地質條件可能出現了變化，就須合理調整鉆機進尺速度，同時提升泥漿比重，以防止出現塌孔和縮頸等現象。

3)注漿壓力須符合規定要求，以免漿液擴散到其余樁位，從而影響施工效果，提升施工難度。所以須結合項目實際狀況科學確定與嚴格控制注漿壓力。

4)根據地質條件合理調整水泥用量，若地層滲透性比較強，表明土層孔隙大，注漿可能會出現擴散，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，以提升漿液擴散率。此外，注漿量需要綜合分析地質條件，若注漿量不足可能會引發斷樁。

5)成孔后須及時檢查，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，確保施工的穩定性、連續性，防止長時間停頓造成堵管或者斷樁。

7)如項目施工現場遇到了軟土地層，就須采取有效措施進行處治，以免影響碎石注漿樁施工質量。與此同時，在高速公路工程項目設計規劃階段，需要高度重視環境與水文保護，項目施工現場應配置工作人員負責施工廢棄物的清理，尤其是施工過程中形成的廢水，必須引入到指定處理區域。在具體操作過程中工作人員應佩戴防護性備，防止污染樁體。

8)針對碎石注漿樁的承載力，應采用靜載試驗方式進行確定。由于復合地基實施靜載試驗的難度系數比較大，需要的試驗時間比較長，因此確定選擇單樁試驗，從而得出單樁極限承載力。

4 結 語

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

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