碎石注浆桩在公路海滩土地基处理中的应用

2013-08-15唐建强

山西建筑 2013年24期

唐建强

(浙江省杭州市余杭区公路管理处，浙江杭州 311100)

0 引言

碎石注浆桩是作为21世纪以来新近成熟起来的一种加固软土地基的施工技术，它利用钻机等设备钻进至设计深度形成设计桩径的孔，根据工程需要放入不同材质及形式的注浆管后投放石料，同时利用注浆管放水清洗钻孔，石料投放完成后进行注浆，使石料固结成桩。由于它具有施工占地面积小、设备简单、设备移动方便、施工速度快、桩位偏差小、桩同心度好等优点，在公路、铁路及港口码头的建设中得到越来越广泛的应用［1-3］。

浙江某公路，规划红线50m，由于靠近海边，规划四河以东路段约2km范围内存在浅层夹层海滩土等不良地质情况，这种土类抗剪强度低，稳定性差，易造成地基的局部或整体破坏，导致路面开裂、构造物与路堤衔接差异沉降，影响道路使用功能，必须针对性处治后才可进行工程建设。

对滨海海滩土的正确认识和防治，已成为我国沿海地区道路建设中的重要工程技术问题［4］。本文以浙江某公路为工程实例，具体研究碎石注浆桩在公路海滩土地基处理中的应用。

1 工程概况

浙江某公路东西向贯穿某市北片，不仅是建成和完善市域干线公路网的需要，同时对促进该片城乡一体化发展，加速城市化进程，尤其是作为大型设备总装中心基地的重要集散通道，是非常必要和迫切的。根据该公路的功能定位以及周边地块现状和规划情况，该公路不仅要为快速过境的中长距离交通服务，同时也要为沿线地块的短距离交通出行服务。

根据地质报告揭示，本工程于规划四河以东长约2km路段范围内分布有①3层海滩土，该层层厚约3m，主要由淤泥组成，局部夹有粉土团块，饱和，流塑，工程力学性质极差，并且分布范围较广。如若不经处理，将造成路基不均匀沉降及沉降过大等情况，影响道路的使用功能。因此，应从工程技术合理、经济节约等多方面进行论证比选，提出合适的地基处理方案。

2 方案设计

根据相关文献及前期研究成果［5，6］，本工程方案初选拟采用四种方案，分别为:河口细砂换填，水泥搅拌桩，碎石桩，碎石注浆桩。

由于本工程距离河口较远，且细砂换填时需要的方量较大，一方面细砂供不应求，另一方面造价较高;水泥搅拌桩在浙江的应用较为成熟，但是经试验室测试在海滩土中成桩质量较差;碎石桩在海滩土等软土中应用由于缺乏堆载预压，工后沉降难以控制;而碎石注浆桩克服了碎石桩的缺点，可以较好的处理海滩土。因此经比选本工程采用碎石注浆桩。具体参数如下:桩间距1.2m，梅花形排列，桩径0.5m，桩长4m，桩顶面铺设50cm砾石砂及一层土工格栅。

3 碎石注浆桩加固原理及施工要点

碎石注浆桩的前身是砂石桩，其改进之处在于增加了注浆，使桩身与桩周土层结合更密实，单桩承载力及复合地基承载力均得到较大的提高。20世纪50年代日本首先采用了砂石桩技术，我国于20世纪50年代后期引入;注浆工艺是20世纪60年代同样首先在日本大阪地下铁道施工中采用，继日本之后，我国是研究开发此项技术较早和应用范围较广的国家。铁道部科学研究院于1972年率先开始研究，并于1975年将其用于实际工程的建设。碎石注浆桩是21世纪以来综合上述两项技术逐步发展起来的一种新地基处理方法。

采用设计桩径，用工程钻机等设备成孔至设计深度位置，然后插入注浆管，随后向桩孔内投放一定级配的碎石至设计标高，之后再通过注浆管向孔内压注水泥浆。水泥浆一部分与碎石固结形成具有一定强度的无砂混凝土小桩，另一部分渗入土体，使周边土体得以加固。水泥压浆碎石桩与桩间土体形成复合地基，共同承担荷载，增大了地基变形模量，提高了地基强度，减少了公路的工后沉降。

主要施工工艺流程为:测量放线及桩位确定→埋设护筒→钻机等设备就位→钻进成孔→清孔→下注浆管→投放碎石→洗孔→注浆→拔管→桩成品检测、验收。

施工前应对原材料进行检查，并签证记录合格情况，同时检查施工程序、工艺流程、检测手段的合理性。施工过程中应对成孔、清渣、注浆等进行全过程检查。

压力注浆时需注意:让水泥浆从孔底逐渐上升，采用分段提升的注浆方式。注浆时注浆管出口距离设计孔底20cm。为提高水泥浆的可灌性、流动性和早期强度，可根据工程情况掺入适量粉煤灰、减水剂等材料。每施工10根桩应做一组砂浆试块，并检测评定其强度是否达到设计要求。

由于注浆过程中产生振动，桩顶部分碎石会有一定量的沉落，因此在压浆过程中应根据沉落情况补入碎石。当孔口冒浆后，采用插入式振捣器插入桩体1m以上进行振捣，使桩顶砂浆充填密实后，即可拔出注浆管。根据现场施工实际情况，如需二次补浆必须在拔出注浆管0.5h内进行，此时注浆方可结束。

为防止出现穿孔和浆液大量流失，可采用间歇施工、增加速凝剂及跳两孔施工等措施来保证施工质量。