碎石注浆桩施工技术在高速公路中的应用

周龙乾

（中建路桥集团有限公司，石家庄 050000）

1 引言

路基是公路的基本结构层，路基填筑质量直接影响着高速公路的结构强度和稳定性，因此，需对路基质量进行重点控制。在公路路基施工中，常会遇到软土地基，由于土质松软，若不进行加固处理，在外界环境和行车荷载的作用下容易产生不均匀沉降变形，进而导致面层病害的产生，降低公路行车的舒适性和安全性[1]。现阶段，针对软土地基处理，常采用的措施有强夯法、水泥搅拌桩法、换填法、碎石注浆桩法等，其中，碎石注浆桩施工是将碎石结构借助水泥砂浆液的胶结作用，构成一种完整且稳定的胶结体桩，施工过程中借助钻孔机械设备进行均匀钻孔，并于钻孔底部安装注浆导管，利用投放的形式均匀处理碎石矿料，最终得出一种固定且高质量的注浆桩体，具备较高的实用性。

2 工程概况

某高速公路建设项目全线长131.649 km，设计行车速度为100 km/h，双向四车道设计标准，路基宽度设计为27.5 m，沥青混凝土路面。地质勘探表明，该高速公路第四合同段所处区域的土层特性为上层亚砂土地层，厚度为2.34 m，中层为灰色淤泥质保护软土层，厚度为8.63 m，且软土地基情况繁多，给路基施工带来一定的困难，同时地基沉降变形情况严重，其承载能力不能满足现阶段行车要求。因此，为提高公路路基整体施工质量，改善软土地基的工程特性，经研究采用碎石注浆桩施工技术进行软基处理。

3 碎石注浆桩施工技术工程特性分析

应用碎石注浆桩施工技术时，往往需借助高功率的钻孔设备，采取均匀持续钻孔的方式，钻进深度满足设计要求后再在底部位置加设注浆管，采取投放碎石和注入浆液的形式，构成完整且强度较高的复合桩体[2]，其高度在30 m 以内，直径小于70 cm。

碎石注浆桩施工过程中，最关键的环节之一为碎石投放。为了严格控制投放量，需要提前对注浆管进行清洁处理，再均匀连续地将碎石矿料予以投放。投放完毕后再开启注浆作业，注浆过程中需确保浆液可自下而上进行逆流，直至注浆液标高至路面处时停止，一段时间后，浆液自然凝固成固桩。碎石注浆复合式路基如图1 所示。

图1 碎石注浆复合式路基

在高速公路施工应用中，应用碎石注浆桩时一般选用小型施工机械设备[3]。碎石注浆施工，可有效应用于公路软土路基。为提高碎石注浆桩的施工质量，施工单位应对各项施工环节进行合理控制，施工完毕后做好相应的养护工作，以节约施工成本，缩短工期，碎石注浆桩施工步骤如图2 所示。

图2 碎石注浆桩施工步骤

4 碎石注浆桩施工技术要点研究

4.1 钻孔施工

在实际应用过程中，应及时检查钻孔的实际垂直度，确保其满足设计和规范要求。需要注意的是，钻孔施工时容易产生较多的泥土和砂土，因此，现场技术人员应定期清理，以此提高钻孔施工的质量和效率[4]。

4.2 清孔施工

碎石注浆桩的清孔一般分两步展开，第一步清孔主要是在钻孔施工完毕后，确保内壁泥浆比小于1.15，且钻机取出后孔内厚度小于10 cm；第二步清孔需和投石施工同步展开，遵循边投石边清孔的原则，同时泥浆比重同样控制在1.15 以内。

4.3 投石施工

清孔作业完毕后现场应及时组织投石施工，提前对选用的碎石矿料性能进行室内检测。本项目选用的碎石矿料粒径在20～40 cm，并采用导管的方式开展投放施工，减少碎石矿料对孔壁的剐蹭，提高投石施工整体质量，待投石高度至孔口位置时即可停止[5]。

4.4 注浆施工

本项目选取的水泥胶结料为P·I42.5 硅酸盐水泥，各项性能指标均满足规范要求，具体见表1。正式注浆施工时，现场技术人员需均匀连续灌注砂浆液，注浆量和速率需严格控制，并及时进行拔管施工，按照每0.5 m 的间距开展一次拔管，同时利用布料稳固，避免产生碎石料下沉问题[6]。

表1 水泥性能试验结果

4.5 碎石注浆桩施工质量检测

碎石注浆桩施工中主要的检查项目和允许偏差见表2。同时，为检测碎石注浆桩的施工质量，采用环刀取样的方式进行室内载荷试验[7]，其检测结果见表3。

表2 碎石注浆桩主要检测项目和允许偏差

表3 碎石注浆桩静载荷检测结果

由表3 检测结果可知，碎石注浆桩施工质量良好，可有效改善公路软土地基问题，提高路基整体承载能力和稳定性。

5 结语

本文围绕碎石注浆桩施工技术工程特性和施工技术要点进行研究，总结碎石注浆桩施工中主要的检查项目和允许偏差，并对碎石注浆桩施工质量进行检测。研究结果表明，采用碎石注浆桩施工技术可有效改善软土地基的各项性能，抑制不均匀沉降变形现象，提高路基整体承载能力和结构强度。