公路工程碎石注浆桩技术分析与应用

刘俊杰

摘 要：碎石注浆桩技术的优势比较明显，在公路工程施工中，应用的相对广泛。本文首先阐释了这项技术的原理，然后具体分析了施工流程，最后提出了质量控制措施，以期为公路工程建设提供理论性指导。

关键词：公路工程;碎石注浆桩;质量控制

碎石注浆桩是属于钻孔灌注桩，它主要是由碎石和水泥砂浆胶结而成的小型钻孔灌注桩。碎石注浆桩具有施工操作简单、施工速度快、施工场地要求不高以及施工噪音小等特点。在公路工程软土路基处理中应用碎石注浆桩能够有效地提高公路结构的刚度和强度，确保公路工程的整体质量，因此在公路工程施工中具有非常广泛的应用。

1 工程案例

某公路工程施工路段全长6.2km，位于沟谷河流堆积区，地形相对平坦，沿线坝区低洼部分存在软土，属不良地质。路基上部为冲洪积底层，褐红色、褐灰色黏土、亚黏土分布在表层，下部以卵石土为主。软弱路基分布在水田附近，地下水稳定水位相对较高，由于长期受水分浸泡、侵蚀等作用，表土呈现为可塑状黏土、亚黏土，承载能力低下。在该工程施工路段内共4段不良地质段，采用碎石注浆桩对路基进行加固处理，桩体直径设计为377mm，桩体间距控制在1.5m左右，严格遵循相关技术方案，科学组织施工部署。

2 碎石注浆桩的施工工艺原理

碎石注浆桩根据分类方法的不同，可分为胶结体桩、钻孔灌注桩和摩擦桩，其体型不大，其直径长度是大于30厘米，但不超过70厘米，所以，如果桩长是不超过30厘米的都是适用。这种施工技术是利用碎石和水泥砂浆胶结而成的。不可缺少的材料有注浆管、碎石料、砂浆泵、硅酸盐类水泥。简单的施工步骤如下：根据施工设计方案，钻孔钻到设计的深度就可以了，其利用钻机的直径，钻孔完成后，把注浆管放到钻好孔的底部，投放碎石料和注浆液就是通过注浆管来完成的。其中，浆液方向是从下由上，上升到地面，浆液便会凝固，形成桩。碎石注浆桩技术之所以能加固软地基，提高路基承受力，是因为浆液既能通过钻好的孔和碎石料固结，形成桩，也能渗入四周的土体，这样以来，桩与土体两者之间就会产生一个过渡带，其由砂浆和土体两者合成。这样简单易学的施工原理，自然而然就会被广泛运用到公路工程中的建设。

3 公路工程碎石注浆桩施工工艺

1）施工准备。全面调查研究工作应在公路施工前进行，并对路线沿线的地形、地质、水文、气候等情况进行充分了解并进行相关设计资料的认真收集，同时了解当地路基存在的病害问题，如压实度不足、坍塌等，并及时选用与之相适应的措施进行处理。在施工前期，还要做好地基勘察工作，特别是软土地基位置，这样可以进行软基分布及土壤厚度的准确确定。在路基加固方案设计中，必须对地形地貌、路基土质条件及施工材料与车辆荷载等问题进行充分了解与分析，同时验算其稳定性，为路基加固设计方案的确定与完善提供可靠依据。

2）钻孔施工。由于钻机有不同种类不同型号，首先要根据施工环境的特点，再结合钻机的适用范围，去选择最合适公路工程的钻机。钻机选好后，接下来工作人员就要做好对钻机的钻头直径，还有单程钻度的专业测量工作。在进行垂直钻孔时，工作人员要对垂直的角度偏差，钻进成孔的深度误差范围降到最低，控制在1%以内，作业时就需要进行专业测量。钻孔的时候，要注意不能把孔钻得太小了，这是因为泥浆中的砂砾、泥土两者的粒径是很小的，它们会随着钻孔的过程中深深进入孔内。碎石注浆桩基础工作中最关键的环节是保证钻孔过程中泥浆的比重：1.20至1.25是淤泥质的比重范围，1.17至1.25是砂质土的比重范围。钻孔时，要随时做好清洁孔内的废渣工作，摩擦会产生热量，钻孔自然也就会产生热量，导致钻头的温度会上升，可以定时用冷水喷在钻头。

3）清孔施工。在钻机工作的过程中，在多方面因素的影响下，会有泥土、砾石等杂物存在于底部，对桩体的承载能力造成削弱。因此，当完成钻孔工作之后，必须进行相应的质量检验和验收，将钻机进行移除，组织专业的人员进行清孔工作。一般来说，清孔工作需要分两次进行：在钻孔成型之后，采取正循环的方式，用清水对孔洞进行清洗，保证钻孔底部沉渣的厚度在10cm左右，泥浆比重为1.15。当泥浆比重达到规定标准后，需要对孔深、孔径等相关参数进行测量，保证在清孔过程中，将相关危害控制在最小范围内。在进行投石作业的时候，开始第二次清孔工作，此时，控制泥浆的比例为1.05，按照相关要求进行清孔。

4）投石作业。首先，对石料的各项性能指标进行检验，确保其强度、含泥量等满足施工要求，若存在强度不达标的碎石材料，禁止应用在施工之中。碎石粒径应均匀一致，通常保持在20—40mm左右，不宜过大，并将其表层清理干净，以免对孔洞内壁及注浆管造成损害。其次，在投石作业之前，应在孔底安装注浆管及导向管，便于后期注浆施工。随后在钻孔上部放置串筒，碎石材料通过串筒进入孔洞内部，待投放高度与地面距离为1.5m时，下放固定钢筋笼，加强钻孔保护措施，防止出现孔洞坍塌现象。直至投放至设计标高之后，清洗注浆管道，保证浆液灌注的通畅性，并检验二次清孔质量，孔内泥浆比例控制在1.05之内。

5）浆液灌注。根据设计方案要求的配合比例拌制浆液，严格按照相关标准检验材料质量，若存在质量不达标现象，禁止应用在施工之中。通过注浆管将水泥砂浆注入孔内，为保证浆液与周边土体充分结合在一起，在浆液灌注过程中应施加一定的外界压力。待注浆量達到相关标准之后，适当减少浆液用量，避免由于重力作用导致泥浆大面积扩散，降低加固效果。根据注浆量不断提升注浆管，每次提升间距为0.5m左右，应合理控制上升速度，若速度过快可能会出现漏浆问题。在注浆设备运作过程中，孔口石料在设备振动作用下沉降，为有效避免这一现象，应不断补充石料，以保证桩体加固深度，并采取回灌的措施处理注浆后桩顶浆液下沉。待成桩施工完成后，按照相关标准检验注浆桩各项参数，无损低应变动测法、钻孔取芯是碎石注浆桩常用的检测方法。

4 公路工程碎石注浆桩施工技术的质量控制策略

检测质量的同时，还要将质量控制措施做到位。第一，成孔施工的质保措施。当钻孔位置在土层分界区域时，一定要减缓钻进的速度，并且做好防偏孔、防塌孔的各类措施和相关预防措施。第二，清孔质量相关控制措施。严格依据清孔说明书完成两次清孔工作，当在清孔中注入清水出现清水渗透时，方可进行注浆操作。第三，钢筋笼吊放与注浆质量措施。确保钢筋笼制作中主筋的笼直径、笼长度和焊接质量合乎标准，继而防止变形状况出现。在进行注浆操作时，要严格按照流程进行注浆，避免发生回浆状况。第四，沉降观测分为两部分，即地基分层沉降观测与地表沉降观测。完成地表沉降观测往往采用沉降板，完成分层沉降观测大多采用分层沉降标。沉降板需要安设在砂垫层、土工格室及钢塑土工格栅之上。沉降板埋设在路基的中心位置处，在进行埋设时，要力求沉降板底槽处的平整，并在其下面铺设砂垫层，以60cm×60cm×20cm为宜。分层沉降标运用钻孔埋设方式，埋设时要力求钻孔的垂直偏差率小于1.5%，而且没有塌孔和缩孔存在，埋设中可以采用泥浆护壁或下套管方式，波纹管和导管要力求实现随埋随接，分层沉降测点的间距设置在1m为宜。

5 结束语

随着社会经济和科学的进步，对公路施工的重视程度也逐渐提升，碎石注浆桩技术作为公路工程建设重中之重的技术，必须结合实际情况全面把控。碎石注浆桩技术相对简单，噪音小、清洁性强，效果显著，需要引起重视。必须选择性能好的材料，灵活调整技术要点，注重细节部分的施工，为交通运输业的进步和发展奠定良好的基础。

参考文献

[1]梁世库.公路工程碎石注浆桩施工技术应用分析[J].中国标准化，2017（08）：22-23.

[2]靳正付.试析高速公路工程碎石注浆桩施工技术[J].中国标准化，2016（13）：55-56.

[3]陈园明.公路工程施工中碎石注浆桩施工质量控制[J].交通世界，2017（18）：99-100.