公路工程软基加固施工中碎石桩技术的应用

2021-12-11宗敬云

黑龙江交通科技 2021年11期

宗敬云

(山西昔榆高速公路有限公司，山西晋中 030600)

在公路工程建设中，时常遇到软基，软基不可直接作为公路的地基，否则会引起路基不均匀沉降，对公路的后续施工与使用造成影响。因此，一旦发现软基，必须采取有效的技术措施加以处理。碎石桩就是一项效果显著的软基加固技术，在当前的公路工程中得到了广泛应用，而为了使碎石桩技术应用发挥出应有的作用效果，应结合以往工程经验，明确各项技术要点。

1 碎石桩技术概述

碎石桩指的是采用的振动的方法先在软基加固段进行成孔，然后将预先准备好的碎石填入到孔中，成型一个直径相对较大，且主要由碎石组成的桩体。对于复合地基，其常用桩体类型当中，碎石桩和砂桩均为散体材料桩，有着基本相同的加固机理。但由于待加固土质的不同而存在一定差别，比如对碎石土、砂土与粉土而言，主要起到挤密与置换的作用，而对粘性土与填土而言，主要起到的是置换作用，同时兼顾一定的加快排水固结与挤密。在碎石桩施工中，采用以粒径在20～60 mm范围内的碎石为宜，由于碎石之间有很强的咬合力，所以成桩后有很高的强度。

2 施工工艺

2.1 工艺流程

碎石桩施工需严格按照以下工艺流程进行：桩位测量放样→桩机就位→振动成孔→停振灌料→反插补料→加压成桩

2.2 桩位测量放样

放线定位需严格按照相关规范进行，将场地中的轴线和控制点均复核确认无误后，安排专门的测量人员使用钢卷尺与经纬仪进行桩位的测量放样，然后做好标记，并埋设好桩尖，使放样误差不超过2 cm。定位完成后，要在24 h之内开始打桩，施工中要特别注意避免桩位不准，做好经常性的复核，对于因挤压产生的偏差，应立即调整。

2.3 桩机就位

在桩机就位过程中，桩机的机架应保持水平和稳固，使沉管保持垂直与对中，桩孔的垂直度可使用吊锤检测，桩管底板中心和桩位误差不能超过2 cm，桩孔垂直度偏差不能超过桩长的1.5%。在打桩时，应随时做好桩孔垂直度检查。

2.4 振动成孔

桩机就位并检查合格后，在自由状态下使桩位对正，充分利用锤中与沉管的自身重量先静压1～2 m，然后进行振动下沉，此时可通过收紧钢丝绳来加快沉管的速度，一般每下沉0.5～1.0 m的长度便留振5～10 s的时间，直到设计要求的深度。

2.5 停振灌料

石料应有良好级配，粒径应控制在20～60 mm范围内，且含泥量不能超过3%，如果石料被污染，需要在使用前进行冲洗。石料使用前要进行严格的复验，若经复验发现石料风化，则不可在施工中使用。

沉管到设计要求的深度后，应立即投料或补料，直到桩孔被填满，同时清理孔口和管壁处附着的泥土，以免混入石料。投料量应充足，灌入量一般要达到0.2 m2/延米以上。最后以此填料应尽可能用完设计石料，另外，每个桩的实际填料量不能小于桩孔的体积。

2.6 反插补料

振动成孔结束，并将石料灌满后，开始振动拔管，在振动的同时进行拔管，一般每次拔管的高度需控制在0.5～1.0 m范围内，然后应反向插入0.3～0.5 m，并持续振动5～10 s的时间。通过反插使桩管中的石料全部投出，第一次投料时的成桩长度不能超过桩管长度1/2。完成第一次投料后，用料斗开始第二次投料，直到饱满。待桩管被提出地面后，方可停止振动，在孔口处投料，直到地面，通过数次反复，将设计用料使用完毕。在以上过程当中，提升与反插的速度都应保持均匀，对于拔管速度，通常按照1.0 m/min控制，当需要从淤泥夹层当中穿过时，应适当减慢拔管的速度，同时还应减小拔管的高度及反插深度。

2.7 加压成桩

反插完成，且补满石料后，将加压钢丝绳完全收紧，开始加压成桩，此时要对桩顶的实际标高予以严格控制。

3 施工控制要点

(1)根据建设方提供的各控制点及设计单位提供的图纸，安排专门的测量人员准确测量并放出碎石桩轴线和各控制点，同时加以保护，为打桩过程中的引测、控制及桩位复核等提供方便。考虑到打桩时会产生一定挤密的作用，所以会对控制点造成一定程度的影响，对此，施工中应做好控制点复测，一旦发现位移或高程变化，应立即对临时坐标及标高进行适当调整，防止产生太大误差。

(2)为了明确场地范围内地质土层实际情况，得到准确资料，明确施工工艺在现场是否适用，在施工正式开始前，应先做好试桩，用于确定具体的成桩参数，将其作为正式施工过程中的控制标准，同时将最终的试桩结果及时反馈至建设方与设计方。试桩需严格按照正常桩进行，具体的试桩位置通常为打桩流水起点处的桩，当然也可由建设方及监理方对具体的试桩位置予以指定。

(3)各桩施工中应认真做好各项原始记录，同时随时对桩顶与地面是否存在隆起或水平方向位移进行观测。

(4)对每段碎石桩施工中的碎石实际灌入量予以严格控制。通常要按照桩孔的体积与碎石在中密状态下的干密度通过计算确定，灌入量一般不能要控制在设计值±5%范围内。

(5)碎石桩施工质量控制标准如表1所示。

(6)施工完成后，应等待一段时间再开始质量检验。当地基土层为饱和粘性土时，要在孔隙水压完全消散之后开始检验，间隔时间要达到28 d以上。而对于杂填土、粉土与砂土地基，则要间隔至少7 d的时间。桩体检测以动力触探试验为主，同时要对桩间土进行标贯试验，实际的检测数量要达到总桩孔数量的2%。在对碎石桩地基进行竣工验收的过程中，应通过复合地基载荷试验进行承载力检验，其试验数量应达到总桩数0.5%以上，同时单个桩体的测点数量应达到3个以上。