碎石注浆桩在公铁并行条件下公路工程软基施工的应用

2021-04-01郑晓华

城市道桥与防洪 2021年3期

郑晓华

（广东顺控交通投资有限公司，广东佛山 528000）

1 工程实例

本工程为广东省佛山市某一级公路的软土地基加固工程。本项目的特点包括：（1）一级公路与城际铁路公用同一走廊带，城轨位于一级公路的中央分隔带。一级公路距离城轨结构外边线很近，最小距离为2 m。（2）城际铁路工程先建于公路工程，公路工程施工进场时，铁路的桥墩和梁体施工已完成，尚未投入运营。（3）城际铁路的沉降要求很高，要求一级公路的软基处理非常高，几乎对城际铁路不造成影响。（4）地质条件不好。地质土层至上而下为杂填土、淤泥、风化岩等，其中淤泥的特性为变形量大、承载力低。软土埋深较大，普遍埋深为28~36 m。经过对城轨的影响、工程地质、水文地质及保证本项目软基处理的效果等因素的综合考虑，最终决定采用碎石注浆桩处理。

2 碎石注浆桩的施工工艺

由于公路到城际铁路的最小距离为2 m，因此要求尽量降低碎石注浆桩施工对城际铁路的影响。本次充分发挥碎石注浆桩施工工艺对周边构筑物影响小的优点，结合施工现场实际条件，保证城际铁路的结构安全以及减少沉降影响。

碎石注浆桩通过预钻成孔、放注浆管、放碎石、洗孔、注浆、补浆等工序成桩。碎石注浆桩桩筏结构工法施工工艺流程如下：

（1）施工准备

包括施工机械准备、材料准备、场平、现场放样以及准备供、排水系统和供电系统等，对城际铁路的桥墩布置各类监测桩及监控系统。

（2）钻孔机械就位

放样后，钻孔机械移至桩位，使桩保持垂直，偏差小于2 cm 后，调整钻孔机械使机杆垂直。

（3）成孔

本项目的地质为流塑状淤泥软土层，距离城际铁路桩位承台墩柱很近，因此严禁使用振动型、挤密式和高钻架成孔等振动型机械设备施工。根据本项目的地质状况，采用泥浆护壁循环钻入成孔，小型旋挖机掏土成孔，并必须使用泥浆护壁，施工时泥浆的比重合理适当，以免引起桩身缩颈。钻入设计的深度，进行清孔或捞渣处理，确保底沉不超过10 cm。

（4）下注浆管

成孔提钻后，放置注浆管。注浆管采用直径2.5 cm、单节长度约5 m 的钢管，管底至孔底距离保持在约20 cm。下钢管后，应确保沉渣厚度符合相关要求。

（5）投放碎石、洗孔

投放碎石骨料：碎石选用级配不良（Cu＜5，Cc≠1～3）、孔隙率大于40%、粒径为16～40 mm 的碎石料，用翻斗车或小型装载机装载，慢速倒入孔内。

洗孔：通过注浆钢管向孔内注入清水即可进行洗孔。当水泥浆的比重增加不到1.05，就必须停止注入清水，结束洗孔。

（6）水泥砂浆浆液配制和混凝土试块室内试验

水泥砂浆浆液配制按照水∶砂∶水泥=0.4～0.45∶0.75∶1 进行试配。

混凝土试块制作时先放碎石，然后倒入预先配制好的砂浆，不应进行振捣，尽量符合现场成桩情况。通过混凝土试块的试验强度确定水泥砂浆的最佳配合比。

（7）注浆、桩头补浆

注浆量一般根据钻孔体积、充盈系数和桩体孔隙比等综合确定。

注浆是利用注浆机的压力把水泥砂浆挤入注浆钢管。注浆压力根据钻孔深、水泥砂浆浓度等条件来确定，一般可采用2～4 MPa。注浆后，先拌纯水泥浓浆注入孔内充填。30 min 后，砂浆开始回落，需再补入一定程度数量的注水砂浆，直至渗入水泥中的砂浆再一次注水溢出孔口，这就是二次注水补浆的重要过程。抽出注浆钢管，注浆工作结束。注浆过程压力的自动控制可以通过防止回阀和闸筏转动来进行。

（8）桩头处理

养护成桩后，挖除桩顶浮土，并凿除桩头至设计标高。

（9）碎石垫层施工

为保证碎石注浆桩顶平顺，调整桩的受力均衡性，同时方便筏板钢筋保护层施工，碎石注浆桩顶被破除到设计高度后，需铺上20 cm 厚的碎石垫层，并采用小型碾压设备进行压实。

（10）筏板施工

筏板采用C30 钢筋混凝土实地浇筑，筏板的长度约15 m，筏板之间还应留有伸缩缝，并填塞上泡沫板。