碎石注浆桩施工技术在高速公路的运用

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摘要:随着我国社会经济的快速发展，公路工程规模呈不断扩大趋势，为确保交通出行的安全性，人们对高速公路工程的施工质量提出了更多更高的要求。在高速公路工程施工中，通过使用碎石注浆桩施工技术，能够有效提高路基的施工质量，提高施工效率，有效延长高速公路的使用寿命。首先论述了碎石注浆桩施工技术的基本原理与特点，然后以某一高速公路工程为例，对碎石注浆桩施工技术要点进行了详细分析。

关键词:高速公路工程;碎石注浆桩;施工技术;要点

在高速公路工程施工过程中，常常会用到碎石注浆桩施工技术，不但可以提高施工速度，而且能够有效提高桩间土的承载能力。另外，运用碎石注浆桩施工技术时，施工设备比较轻便，不会产生较大的噪声，施工效率比较高，有助于桩间土摩擦力的减少，能够更好地加固公路路基，显著提高高速公路工程的整体施工质量。基于此，本文就碎石注浆桩施工技术在高速公路工程施工中的运用展开探讨。

1相关理论基础概述

1．1碎石注浆桩施工技术的基本原理

碎石与水泥砂浆能够产生一定的物化作用，进而形成注浆桩，属于一种小型钻孔灌注桩，是胶结体桩。一般情况下，注浆桩的直径为25～75cm，注浆桩的最大长度为30cm。碎石注浆桩施工技术的基本原理为:在对碎石注浆桩的直径进行设计过程中，施工单位要运用小型钻机，根据相关设计要求，小型钻机应达到规定的深度，在钻孔内置入注浆管，然后投入碎石料。在投放工作完成以后，施工单位需要注入浆液，其中浆液应从下到上进行逆流，直至浆液上升至地面，然后浆液会渐渐固结，最后形成桩。在浆液向钻孔进行流入过程中，浆液常常会渗入周边的土体中，浆液与土进行有效结合，能够有效提高周边土体与桩体的摩擦力。

1．2碎石注浆桩施工技术的特点

使用碎石注浆桩施工技术只需要使用比较轻便的施工机具，在施工中对其进行快速运用，同时碎石注浆桩施工技术对施工场地并没有非常高的要求，在施工过程中不会产生较大的噪声，从而在较大程度上基本不会影响周边居民的正常生活。另外，当注浆桩浆液渗入土体内部时，能够有效提高桩体与周边土体的摩擦力，进而能够有效提高高速公路路面的荷载承载能力。

2案例分析

2．1工程介绍

某高速公路工程总长度50km，设计速度为80km/h，路基宽度24m，双向四车道，沥青混凝土路面结构。根据地质勘察资料可知，该工程施工区域的地质特点为:上层为2．2m厚度的亚砂土地层，中层为8．6m厚度的灰色淤泥质保护软土层，其中软土路基面积比重是比较高的，极大程度上提高了该高速公路工程路基的施工难度，极易出现严重的路基不均匀变形现象，难以保证高速公路道路的承载能力。综合考虑，施工单位最终决定选用碎石注浆桩施工技术。

2．2碎石注浆桩施工技术要点

2．2．1施工流程碎石注浆桩的施工流程:钻孔→清孔→投石→注浆→质量检测。2．2．2技术要点1)前期准备。首先，测量放样，将施工现场地面上的碎石、腐殖土等清理干净，然后进行测量放样，精准确定桩位中心，同时以桩位中心为圆心，将“桩身半径”+“护臂厚度“作为钻孔半径，标划钻孔圆周以及撒布石灰线;其次，钢护筒埋设，从孔口位置埋设钢护筒，防止钻孔施工阶段发生孔口坍塌，其中钢护筒的长度为1．0m，选择黏土将钢护筒的周围填实，以免孔口泥浆流失;最后，桩机就位，将桩机移动到标注位置，然后按照规定要求进行调整，保证位置偏差≤10cm。待就位之后采用方木垫平钻机，确保钻机稳固。同时钻机主动钻杆必须和桩中心对准，使钻杆处于垂直状态，倾斜度≤1%。2)钻孔。钻孔是碎石注浆桩施工过程中的一个重要环节。在本工程中，碎石注浆桩设计长度为0．3m。根据施工现场的实际情况，选用合适的钻孔设施，合理设计钻头与钻探深度，严格控制钻孔的垂直度误差，不得高于1%，与此同时，在实际施工过程中，施工单位需要定期检查钻孔的垂直度。在进行钻孔施工过程中，常会产生多种杂物，如泥质土、砂土等，为提高钻孔的施工效率，施工单位要及时清理孔内的杂物，并且对泥浆的比重及时进行检测，不得高于1．25。因为孔中会存有一定量的杂物，因此实际钻孔深度要比设计孔深要大一些，为避免出现塌孔现象，施工单位需要利用钢筒来进行护壁施工。3)清孔。在使用钻机过程中，常会产生很多的杂物，对桩体的稳定性与承载能力造成极大的影响。因此，施工单位除了要对钻孔质量进行及时检验，还应及时清理钻机的底部。一般来说，施工宜分两次进行清孔施工，当钻孔成型以后进行第一次清孔，选用冲水枪进行清渣。当泥浆比满足设计要求时，方可进行第二次清孔施工。4)投石。在进行投石施工之前，为保证石料的强度与含泥量满足施工要求，施工单位要对石料的性能进行检验，在施工中不得使用质量不达标的石料。与此同时，针对石料的粒径，应将其控制在20～40mm，同时需保证石料粒径的均匀性，石料的表面要保持整洁，最大程度上要保护孔洞与注浆管。在进行投石施工之前，施工单位需在钻孔的上部设置串筒，通过利用串筒，向孔洞中投放碎石，当碎石高度上升至1．5m时，为避免出现孔洞塌陷现象，施工单位需设置钢筋笼，有效保护孔洞。将注浆管加设在孔底，当石料的投放高度达到设计要求以后，为保证注浆的通畅，施工单位需及时清洗注浆管。5)注浆。在注浆施工过程中，需要配置砂浆泵，在钻孔中注入水泥砂浆，在进行注浆施工过程中，应根据设计要求，合理确定浆泵型号与灌浆材料。在本次施工过程中，主要选用水泥胶结料作为普通硅酸盐水泥，选用粒径不大于0．5mm的砂子，碎石注浆桩的桩体混凝土设计强度不得小于C15。根据试验结果，最终确定水泥砂浆配合比，即:水泥∶砂∶水=1∶0．75∶0．5。选用砂浆机来拌制水泥浆液，在完成拌制以后，在注浆槽中存放水泥浆液，在进行注浆施工之前，需要选用0．8mm×0．8mm的水网来过滤水泥浆。在进行注浆施工过程中，施工单位需将砂浆液注入所有钻孔中，当注浆达到一定程度以后，施工单位需适当降低注浆速度与注浆量。当水泥砂浆上升到钻孔孔口位置时，方可停止注浆施工，然后施工单位需要进行拔管施工。在进行注浆施工过程中，因为孔口位置处的碎石在受到注浆管振动作用下会出现下沉现象，为有效避免出现这种现象，施工单位应选用布料来对其进行有效稳固处理6)碎石注浆桩的质量检测。在施工结束以后，施工单位应根据施工标准与施工要求，对碎石注浆桩的质量进行详细检查。其中，碎石注浆桩的检查项目与允许偏差，如表1所示。

2．3碎石注浆桩施工质量的有效控制

1)在进行成孔施工过程中，当钻孔达到涂层分界线位置处时，为确保钻孔施工的顺利开展，施工单位要及时降低钻孔速度，同时需采取一些有效措施，以避免出现塌孔、斜孔等不良现象。在进行钻孔过程中，施工单位要保证钻孔的垂直度，误差不得大于1%，一旦出现明显的倾斜现象，施工单位要对其进行及时调整。为有效提高钻头的利用率、降低钻头的磨损度，施工单位在进行钻孔过程中，需对钻头上进行注水，降低钻头钻进时的温度。2)针对碎石注浆管的沉降特点与位移特点，施工单位要对其进行及时检测，根据获取的检测结果，对相关施工参数进行有效调整，以提高碎石注浆桩的施工质量。3)为避免出现回浆现象，施工单位要严格根据注浆流程来进行注浆施工。在进行注浆施工之前，施工单位要有效校正与调试注浆设备，同时需及时清理干净孔中全部的杂物;建立健全注浆质量管理体系，这样能够在出现问题时，可以对其进行快速处理与解决，促使注浆施工更加安全与稳定。4)在进行碎石注浆桩施工过程中，施工单位要进行沉降检测，以了解与掌握地基地表沉降和分层沉降情况，为避免出现缩颈与塌孔现象，施工单位要严格控制钻孔的垂直度，偏差不得高于1．5%。

3注意事项

1)打桩必须严格贯彻由周围至中间的顺序，相邻两台钻机的间距不小于10m，以防止钻机施工过程中产生振动而造成塌孔。2)若钻机钻进速度突然变快，则表明地质条件可能出现了变化，就须合理调整钻机进尺速度，同时提升泥浆比重，以防止出现塌孔和缩颈等现象。3)注浆压力须符合规定要求，以免浆液扩散到其余桩位，从而影响施工效果，提升施工难度。所以须结合项目实际状况科学确定与严格控制注浆压力。4)根据地质条件合理调整水泥用量，若地层渗透性比较强，表明土层孔隙大，注浆可能会出现扩散，因此需加大水泥用量;若地层渗透性较弱，则要适量减少水泥用量，以提升浆液扩散率。此外，注浆量需要综合分析地质条件，若注浆量不足可能会引发断桩。5)成孔后须及时检查，然后快速投入碎石，防止清孔后泥浆比重降低或是受地下水影响，导致碎石注浆桩效果不佳。6)注浆和拔管阶段，所有桩位须一次性完成，确保施工的稳定性、连续性，防止长时间停顿造成堵管或者断桩。7)如项目施工现场遇到了软土地层，就须采取有效措施进行处治，以免影响碎石注浆桩施工质量。与此同时，在高速公路工程项目设计规划阶段，需要高度重视环境与水文保护，项目施工现场应配置工作人员负责施工废弃物的清理，尤其是施工过程中形成的废水，必须引入到指定处理区域。在具体操作过程中工作人员应佩戴防护性备，防止污染桩体。8)针对碎石注浆桩的承载力，应采用静载试验方式进行确定。由于复合地基实施静载试验的难度系数比较大，需要的试验时间比较长，因此确定选择单桩试验，从而得出单桩极限承载力。

4结语

在高速公路工程施工过程中，碎石注浆桩是一种非常重要的施工技术，通过采用碎石注浆桩施工技术，有效提高路基的承载能力与稳定性，方便施工，有效缓解噪声污染问题。本文对碎石注浆桩施工技术在高速公路工程施工中的运用进行了深入研究，以期对高速公路工程的施工起到一定的借鉴作用。

作者：吴晓东 单位：山西路桥第六工程有限公司