公路工程碎石注浆桩施工技术综述

2013-08-15石伟

科技传播 2013年9期

石伟

山西路桥建设集团有限公司, 山西太原 030006

1 技术原理

碎石注浆桩从不同的角度看可分为钻孔灌注桩和胶结体桩两种。所谓的注浆桩是利用水泥和碎石按照不同的要求,配以不同的比例胶结而成的一种钻孔注桩，从这里很很容易知道钻孔灌注桩是由它的成桩工艺而来，而胶结体桩是从桩的材料而来。之所以说它是一种小型灌注桩是因为桩的直径一般为30cm～70cm，而桩的长度也一般在30m 内。其基本原理是根据事先设计的好的深度和直径大小，利用钻孔机钻成的孔，然后利用注浆管放水将碎石料投放入孔中。为了增加桩和周围土体间的摩擦力，往往在进行注浆的过程中从下往上通过注浆管进行灌注。这样灌注的优点是使浆液不仅渗透钻孔中和碎石料胶结成碎石注浆桩，而且可以利用液体的渗透性向周围的土体渗透，使桩体周围的土体通过泥浆和碎石形成一个结合体，增加了桩的摩擦力。因此，从桩的摩擦力方面特性看它又属于摩擦桩。

2 施工工艺

为了确保施工的质量，在施工过程中都要注意一定的技术要求。对于工程的施工工艺主要从以下四个方面探讨。

2.1 钻孔

工程上使用的工程钻机主要是GPS10 型或与之类似，在工程钻孔施工中最常用的的钻头是鱼尾钻头和三翼钻头。在钻孔过程中钻孔垂直度偏差要小于1%，所以在钻孔的过程中应随时测量，保证施工的质量性。在施工过程中要不断检查泥浆比重，淤泥质土控制范围相对于砂土的范围较小，二者分别是1.20～1.25 之间和1.17～1.25 之间。完成后孔顶用钢筒加以保护，以防止出现坍塌现象，还应该注意一点就是钻孔深度不得小于理论设计深度。

2.2 清孔

清孔要求两次清孔，即工程中的一次清孔和二次清孔。当钻孔到达事先设计深度后，钻采用原位正循环回转的方法冲孔排渣，完成第一次清孔。清孔后沉渣厚度不能大于10cm,泥浆比重在1.15 左右。二次清孔是在投放碎石的过程中利用注浆管在投石的过程中排放清水清洗钻孔。

2.3 投石

投石的过程伴随着二次清孔的过程中进行，投放碎石之前先将注浆管放至孔底。在投放碎石的过程中利用注浆管放水清洗钻孔，同时投石时在孔顶加一个随时导向管保护钻孔，以减少碎石对孔壁的冲刷。投放的碎石直径要求最好是在20mm～40mm 之间，当碎石投放到达孔口标高停止投石。

2.4 注浆

注浆时采用的方法通常是向上拔管法，也就是在注浆的过程中由下向上逐一注浆。这样做的目的是防止注浆达到一定量后泥浆在重力的作用下向土地里大量的流散，减少浆的用量。通常拔管的距离为0.5m，至孔口翻浆比重到注砂浆比重95%时一次性拔管。注浆是通过注砂浆泵利用砂浆管将砂浆压入孔内。砂浆泵的使用通常为SGB_10 型或者与之类似即可。注浆管采用普通钢管即可。砂浆的主要材料是普通硅酸盐水泥和砂径要求不大于0.5mm 的细沙。因为注浆管是先于投砂插入钻孔的，在拔管注浆的过程中会出现石料下沉。为确保注浆质量，应该在注浆拔管的过程中不断补充石料。还应该注意的一点就是注浆后砂浆不会马上胶结，因此桩顶浆液会下渗，故在注浆完成后应该进行回灌作业。

3 碎石注浆桩技术特点及桩身质量检测

碎石注浆桩技术特点：

1）为便于快速施工，对施工场地的要求低，施工机应该具有轻便的特点；

2）施工的噪音要小，减小对施工周围居民居住生活的影响；

3）施工工艺操作简单，便于施工质量的控制；

4）通过渗透加强桩与周围土地的摩擦力，以提高桩的载荷能力。

桩身质量检测：

根据相关文献的规定，分为以下几种检测的方法：无损低应变动测法、高应变动力实验法、声波透射法和钻孔取芯法。有时候需要根据不同要求采用不同的检测方法。无损低应变动测法和钻孔取芯法是在目前工程中对碎石注浆桩几种检测方法中最常用的方法。合理的选取适当的方法有助于节省你的工作时间，提高你的工作效率。

4 监测方案

施工后的监测将有利于减少一些事故的发生，发现一些状况及时反应给业主，进行实施处理。监测时对于不同观测项目的观测点最好布置在同一横断面上。监测方向主要分为沉降观测和水平位移观测两个方面。

4.1 沉降观测

沉降观测又分为两个方面，即对地基分层沉降观测与地表沉降观测，二者分别借用用分层沉降标和沉降板来辅助检测工作的进行。对于沉降板的埋设要求：要求设在钢型土工格室、土工格栅或砂垫层之上，埋设的位置主要是路基中心，路左右路幅中心，路肩和坡趾。沉降板的埋设要求沉降低槽底部平整，埋设在60cm × 60cm ×20cm 的沙垫之上。

分层沉降标采用的埋设方法是钻孔埋设。需要先在地上钻孔，但是钻的孔没有碎石注浆桩钻孔的要求严格，垂直偏差率要求是小于1.5%，碎石注浆桩的垂直偏差率是1%。需要保证钻的孔没有塌孔存在。分层沉降测点适宜距离为1m。

4.2 水平位移观测

对于水平位移的观测，根据观测对象的不同分为五个方面的观测，对于每个方面都要按照规定，同时注意施工细节。

1）地基土体水平位移

地基土体水平位移采用的观测方法是斜管法。其方法是通过斜管来测量出来地基土体水平位移，选择路堤边坡趾部来埋设测斜管，测斜管采用一般的塑料管即可。测斜管的埋设需要借助钻机钻孔（即埋设孔），埋设孔的垂直偏差率不能够大于1.5% 。测斜管的埋设时要注意将底部埋入粉砂层或亚粘土层深度达到100cm，管顶要求高出地面50cm，并且要加盖保护。

2）地面水平位移

地面水平位移的测量是借助位移边桩进行观测，边桩的安插是安插在路的一内一外，埋设在路堤两侧趾部，埋设深度为1.5 米，上端露出地面10cm。边桩类型是10cm×10cm 的预制桩。桩用打入法埋入，埋入后桩的周围要求回填密实。

3）承载力观测

对于水平搅拌桩要做力的承载实验，以确定桩的质量。承载力的实验分为单桩载荷试验和多桩载力试验，载力试验的进行至少要在施工三个月后进行。单桩承载力试验时载力值要达到120KN （也就是单桩设计载力值），否则为不合格。

4）孔隙水压力及土压力观测

孔隙水压力的测试要借用孔隙水压力计来辅助进行，埋设水压力计通常采用的方法是“一孔多只孔压计”，压力计的埋设距离是每隔两米埋设一只，压力计的埋设时，下部要达到砂垫层。埋设的压力计要做好详细的记录。在每只孔压计埋设好之后需要及时采用接收仪器对每个孔压计进行检测，观察是否正常。孔压计的埋设应该水平的埋设在所挖的坑中，同时保证坑底是平整密实的。对于土压力进行观借用土压力计，土压计的埋设要求需要在土压力计埋好后上下四周约20cm 范围用细沙填实，以保证埋好后的土压力计的稳定，同时要注意土压力计埋设位置的准确。每只压力计埋设好后及时的进行测试，在发现问题后要及时的纠正和调换。埋设好的土压力计后为保证准确性，读数应该注意待读数稳定后才可以进行对以上所得数据的填筑工作。

5）观测频率

在路堤的施工过程中，除了载荷力的观测外，还有其他各项的观测，对于他们的观察时间和频率应该保持相同。对于观测频率要求：填土观测期间是每天一到两次；预压期前四周每隔一天观测一次；从第五周开始的前三个月观测周期保持在每周一次；从第四个月开始到路面完成施工期间，观测周期为半个月观测一次；从开始营运，在营运的前三年（即在设计观察期间）要求每半年进行一次观测。