浅析公路工程碎石注浆桩施工技术

罗代标

摘要：本文先对技术原理进行了讨论，然后对其的适用范围、施工工艺、碎石注浆桩的技术特点、桩身质量的检测进行分析，监测方案作为最后的阐述。

关键词：公路工程；碎石注浆桩技术；施工技术

一、技术原理

注浆桩是一种主要由碎石与水泥砂浆胶结而成的小型钻孔灌注桩。因此，从成桩的工艺来看，碎石注浆桩是属于钻孔灌注桩，从桩的材料来看，又是属于胶结体桩。桩直径一般为30cm～70cm，适用桩长在30m以内。基本原理就是利用小型钻机按照设计直径，钻进至设计深度成孔，然后先将注浆管放到孔底，再投放碎石料。投放碎石料的过程中，运用注浆管放水来清洗孔壁。完成碎石料投放后再进行注浆，浆液一般是从下至上逆行，浆液灌注至地面之后便会固结成桩。浆液除了在钻孔中透固结碎石成桩之外，也会向周围的土体渗透。从而使桩体和土体之间形成了一个土与砂浆结合过渡带，桩与周围土体的摩擦力得到了增加，所以从受力特性看注浆桩，又是属于摩擦桩。总体来说，碎石注浆桩的强度、加固深度、直径都有比较大的选择范围，除此之外，它兼备轻巧、无振动、不挤土的施工机械等特点，这些特点使碎石注浆桩适用于很多的工程，比如把旧路加宽、软地基的深厚等。

二、适用范围

碎石注浆桩技术适用在处理软土层的地基比如粉土、湿陷性黄土、淤泥质土、粉质砂土等，除此之外它还能处理地下水位比较低的粉质土以及砂土的处理，具有很好的整体效果。但是处理湿软土尤其是在含水量比较高情况下，无法达到需求的效果。所以，碎石注浆桩技术较为适用于处理工程的软土层地基，比如民用建筑或工业上港口、公路、市政及地下一些的挡土结构等，在高速公路路基工程中得到了广泛的运用。对于运输不便利，较为狭小的施工场地等路段的软土层地基处理，碎石注浆桩技术的发挥可以起到重要的作用。

三、施工工艺

碎石注浆桩的施工过程分为：钻孔、清孔、投石及注浆。

钻孔

一般采用GPS10型或者与此类似的工程钻孔机，钻头是三翼钻头或鱼尾钻头都可以。作业方法是采用泥浆护壁大泵量正循环。应随时测量，确保垂直度偏差小于1％来保证钻孔的垂直。应该不断检查泥浆的比重在钻进过程中，应保持砂土在1.17～1.25间，应保持淤泥质土在1.20～1.25间。孔深不可以小于设计的孔深。孔顶应用钢筒加以保护，防止出现塌孔的现象。

(二)清孔

包括两次，第一次清孔与第二次清孔。钻孔完成后进行第一次清孔，这个时候钻孔已经达到设计深度，且钻具也原位回转。冲孔排渣的方式为正循环，清孔到沉渣的厚度小于10 cm。并且应控制孔内泥浆的比重，保持在1.15左右当泥浆比重达到要求后，就进行提钻移机，这个时候还要用测绳进行测量孔深，并且利用检孔器进行测量孔径。第二次清孔就是和投石同时进行，也就是边透视边进行清洗，两方面同时进行，孔内的泥浆比重也需要控制，确保在1.05左右。

(三)投石

投放碎在石清孔之后，必须将注浆管放到孔底在投石之前，为了减少石冲刷孔壁在投放的时候，应在孔顶部增加一条碎石导向管。碎石的直径在20mm～40 m之间，当投石达到孔口标高时投石过程结束。

(四)注浆

采用的机械是砂浆泵，它将水泥砂浆从注浆管压入至孔内。砂浆泵用SGB-10型或者与此类似的砂浆泵，注浆管一般为普钢管。砂浆的主要材料为普通的硅酸盐水泥，砂粒径≤0.5mm，从设计强度的要求配比来进行配置合适的砂浆。为了防止泥浆在重力作用下而向土体大量扩散，注浆达到一定量后必须减少用浆量，必须逐渐向上拔管，根据注浆量进行控制为主来拔管的速度，每次拔管间距为0.5 m，并且连续注浆。直到孔口翻浆的比重至注入砂浆比重为95％时，可以一次拔管。为了确保注浆的质量，由于注浆管的振动造成孔口石料下沉在注浆的过程中，所以在注浆过程中必须不断的补料。必须进行回灌作业，因为注浆后桩顶浆液会下沉。

四、碎石注浆桩技术特点

首先，施工机械轻便，有利于快速施工，施工场地要求比较低。其次，施工过程噪音小，对周围居民影响很小。再次，浆液的渗透加强了桩和桩周土体的摩擦力，利于桩承载力的提高。最后，施工工艺操作简便，利于对施工质量进行控制。

五、桩身质量的检测

桩身完整性检测的方法，目前国家规范有以下四种：对碎石注浆桩、低应变动测法、高应变动力试验、钻孔取芯以及声波透射法。无损低应变动测法和钻孔取芯法是目前最常用的检测方法。无损低应变动测法根据其所测波形状况，对桩身所存在的扩颈情况和缺陷来进行判断，且通过桩底的反射波信号来估计桩底沉渣和持力层的情况。钻孔取芯法是一种直观并且简单的方法，它可以检查出碎石注浆桩的密实度和混凝土胶结的情况，桩身混凝土的实际强度也能检测出。所以，这种技术不但能够检查出灌注的质量，而且还可以检测出桩身混凝土的配制技术。

六、监测方案

软基层的处理施工要动态控制，严格要求按监控指标实施，施工过程中必须加强监测的频率。当发现路基有失稳趋势、指标不正常时，必须马上通报有关单位，且立即向路基两侧卸载、必要时需在两侧加反压护道等措施来进行处理。在同一路段、不同观测项目的测点必须布置在同一横断面上。施工时可以根据实际的情况而做出适当调整断面位置实施。

沉降观测

沉降观测分为地基分层沉降观测与地表沉降观测。分层沉降观测采取钻孔埋设，要求钻孔的垂直偏差率不大于1.5％，并不存在塌孔缩孔，埋设中应泥浆护壁或者下套管，导管与波纹管应一埋就接，降测点的距为1m。分层沉降观测采用分层沉降标，且采用沉降板。土工格室塑、垫层土或格栅之上。沉降板埋设在左右路幅中心、坡趾、路肩和基中心。铺设60cm×60cm×20cm的砂垫层在设时降板底槽需平整。

承载力观测

水泥搅拌桩需做承载力观测。承载力观测采用多桩和单桩载荷试验。应至少施工3个月后进行才能进行水泥搅拌桩载荷试验，要求水泥搅拌桩单桩容许承载力值不低于120kN。

(三)水平位移观测

1、地基土体水平位移。采用测斜管观测，埋于路堤边的坡趾。钻机导孔垂直的偏差率应不大于1. 5％。测斜管的底部进入亚黏土层或粉砂层l00cm，管顶高于地面50cm，且加盖保护。2、土压力及孔隙水压力观测。土压力观测采用土压力计，挖坑水平埋设，坑底平整密实，必须位置正确且稳固埋设后的土压力计，用细砂填实上下四周约20cm的范围。孔隙水压力计采取“一孔多个孔压计”埋设法，开始埋设是从砂垫层底部开始，每2m埋设一只。应做好钻孔的详细记录在钻孔埋设时。应用接收仪器检查孔压计是否正常在孔压计埋设后。3、地面水平位移，采取位移边桩观测，埋设在路堤两侧的趾部，其中的一根位在坡脚，其余位在边沟的外侧。边桩采用10cm×10cm砼预制桩，埋入深度为1.5m，露出地面10cm。采用打入法来埋置，桩周应回填平整密实。

(四)观测频率

除承载力的观测外，其他路堤施工过程中各观钡项目的频率和观测时间均相同。

参考文献：

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