公路工程软基加固碎石桩施工技术的应用

尤志伟

（平山县交通运输局公路工程服务中心，河北 石家庄 050400）

0 引言

由于我国地域广阔，因此在我国公路施工过程中，不可避免会遇到软土地基的问题。软基的存在会影响路基的建设质量，施工单位可以采取碎石桩加固技术进行处理。碎石桩技术施工工艺比较成熟，在软基加固施工中应用广泛，但是为保证加固效果，施工单位仍需加强对该技术的应用分析。

1 工程概况

某公路工程位于我国河北省境内，该工程设计全长56.9km，其中公路其中一标段施工前经检测得知，地基土质多为黄土、粉质黏土、细砂，同时地下水位较高，为典型的软土地基。如不能进行处理将严重影响工程质量，针对此情况经多方商讨后决定采用碎石桩施工技术进行软基加固，本文对该技术的应用展开分析。

2 碎石桩软基加固施工技术的应用

2.1 加固处理方法

经勘查得知本工程地基天然承载力为60～80kPa，软基的地下水位埋深为1.0～1.5m，且软基中包含有细砂层，难以满足地基的沉降要求，针对此情况决定采用碎石桩加固技术进行软基处理。碎石桩的桩径设置为0.8m，按照等边三角形间隔2m进行设置，桩身贯穿软土地层直至坚硬的卵石土层表面，碎石桩施工完成后，在其上方铺设一层30cm厚的碎石垫层。

2.2 施工准备

（1）设备准备

软基加固施工前，施工单位要结合软基的基本情况准备施工使用的机械设备，本次施工采用的机械设备包括振动碎石桩机、电机及其他一些小型工具，其中振动碎石桩机的额定功率为44kW，激振力为23t，电机的转数为1 450r/min，机械准备完成进场后要安排人员进行调试与维护[1]。

（2）路面清理

在施工前对软基表面进行清理，清除路面的石块、垃圾、杂草等杂物，并调整路面平整度，针对凹凸不平的位置可以进行铲除或换填。整平后在其表面铺设一层砂垫层，增加软基承载力，以便于机械入场。此外，要在地基表面结合设计要求的位置进行放样，明确碎石桩基位置、尺寸等。

2.3 施工参数确定

2.3.1 桩体材料及加固深度

（1）本工程碎石桩施工不得采用易风化、易碎的石料，应采用硬质材料，材料的含泥量控制在10%以内，材料的粒径不大于50mm，避免因粒径过大出现卡孔问题，同时规避因过大的材料对振冲机械外壳的影响。材料的用量结合施工现场碎石桩的尺寸大小及桩孔内的体积进行计算，本次施工填料的充盈系数β控制在1.2～1.4之间，施工过程中要根据具体施工中地表情况的变化确定具体用量，避免出现地面沉降和隆起的问题[2]。

（2）碎石桩的施工深度结合工程实际情况确定，针对地基软弱土层较浅的位置，碎石桩应穿过软土地层，针对软基土层较深的位置，碎石桩加固深度应达到软土层下方深度2.5m的，碎石桩的最短桩长应不小于4m。

2.3.2 地基承载力

碎石桩的地基承载力参数由现场的地基荷载试验进行确定，在实验之前要结合相关数据进行初步承载力的估算，计算方法采用公式（1）：

式中：fspk为处理后地基承载力的特征值；fpk为处理前地基承载力的特征值；fsk为碎石桩间土体承载力特征值；m为软基的置换面积；d为碎石桩的桩体直径；dc为地基处理面积的等效圆直径尺寸[3]。

2.4 打桩机安装

（1）打桩机安装前，先利用钢尺进行打点定位。打点定位按照由里向外的顺序，从一侧向另一侧进行打点施工。打点过程中要对原地基的变化情况进行实时监测，避免对原地基造成扰动，影响地基稳定性，同时打孔采用间隔打点的方式。

（2）结合打点的位置安装打桩机。打桩机安装后其导向架与地面相互垂直，打桩机的位置偏差控制在50mm以内，与地面的垂直角度偏差控制在1.5%以内。安装后的打桩机要保持平稳牢固，如不满足要求及时进行调整。

2.5 振冲及注浆施工

（1）打桩机安装就位后，调节振冲器与桩位对齐，然后开启压力水泵和振冲器开始成孔施工。成孔施工过程中要对成孔中心的位置进行检测，与桩位中心位置的偏差要控制在100mm以内。成孔中振冲器要在土层里缓慢下沉，下沉至距离孔底1.3～0.5m的位置后，停止下沉，同时将振冲器提升，此过程重复1～2次，在成孔作业中要采用泥浆进行护壁作业，避免出现塌孔问题，当振冲器提升完成且孔口泥浆出现稀化现象，表示成孔作业完成，此时可进行清孔作业，清孔过程中要注意将孔内沉渣全部清出孔外[4]。

（2）清孔作业后，将振冲器控制在与孔底0.3～0.5m的位置，然后向孔内填充填料，填充过程中同步开启振冲器，作用是将填料振压密实，并将其向孔壁内压入，从而进一步扩大孔径，此时由于填料的不断挤压，碎石桩孔壁土体的束缚力会迅速增大，直至其土体的束缚力达到平衡为止。

（3）束缚力稳定后，会增加振冲器的电流，此时碎石桩的桩径不会发生变化，待其电流增加到设计要求值后，表示碎石桩内的土体已经加固完毕，如振冲器的电流未能达到设计要求值，则表示碎石桩内的土体未能完全加固，此时可以继续向孔内填充填料并振冲密实。在振冲填料过程中所添加的填料均为分批进行，且每一批填料加入后碎石桩的加固效果均要进行检测与记录，包括填料的数量、振冲密实的时间、填料的添加深度等。待所有碎石桩施工完成后进行检测验收。

2.6 施工注意事项

2.6.1 注意沉降观测

本工程碎石桩施工过程中要对地表的沉降值进行实时监测，避免出现地表塌陷、隆起等问题，造成安全事故。其监测方式主要包括两种，分别为地表沉降板监测和分层沉降监测。其中地表沉降板监测主要通过设置沉降板的方式，设置位置位于地表垫层下方、路基中心、路肩等位置，垫层下方的沉降板尺寸为60cm×60cm×20cm；分层沉降监测主要通过埋设钻孔的方式进行。钻孔的位置与设计要求一致，钻孔的偏差控制在1.5%以内。为保证钻孔施工的安全性，施工过程中要采用泥浆护壁的方式，同时每个钻孔埋设完毕后均要连接波纹管，钻孔的设置间距控制在1m。

2.6.2 注意位移观测

施工过程中要注意软土地基中土体的位移情况，位移监测分为水平位移和垂直位移，其中垂直位移可以采用测斜管观测法进行监测。测斜管材料为塑料管，主要埋设在路堤边坡位置，与钻孔埋设要求一样，其埋设的垂直偏差应控制在1.5%以内，埋设后的斜侧管其管顶应高出地面50cm，高出部位要进行必要的保护。水平位移检测采用位移边桩检测法，边桩主要设置在路堤两侧、坡脚、边沟两侧等路基边缘位置，桩身采用混凝土浇筑而成，桩身尺寸为10cm×10cm，埋深为1.5m，埋设后的桩体要高出地面10cm。

2.6.3 注意质量检测

（1）碎石桩施工过程中要注意对施工质量进行检测，以便于后续工作的顺利进行。其试验检测主要包括施工中的试验检测与施工后的质量检测。试验检测时要进行试桩，以确定施工中的各项参数，同时要对施工中的各个工序的施工质量进行检测，检测合格后才能进行下一步施工，以保证施工质量。

（2）施工后的主要质量检测内容为地基承载力，检测方法采用单桩及复核地基荷载试验和动力触探试验法，检测时间为碎石桩施工完成的2周后，检测选取的检测桩数应不小于总桩数的5%，选取方式为随机选取。在单桩及复核地基荷载试验检测中，检测方法为承压板检测，检测质量要求工程地基承载能力不小于110kPa。在动力触探试验法中，检测方法为锤击检测，检测质量要求工程单桩承载力不小于150kPa，检测结果满足以上要求即视为施工质量合格，且经检测，不合格的桩体数量应小于检测总数的10%，否则视为不合格。

3 结语

综上所述，应用碎石桩技术对软土地基进行加固，可提高公路的综合性能，从而保证路基的施工质量。在今后施工中，应加强软基碎石桩加固技术的研究，进一步提高该技术的可靠性和适用性。