公路工程碎石注浆桩施工技术探讨

　　摘要：碎石注浆桩具有施工设备设施轻便，易于满足施工场地要求，施工时的噪音小，对施工周围造成的影响小，并且碎石注浆桩具有较高的承载能力，其施工操作简单的特点，许多工程中的工程桩采用了此技术，特别是广泛应用于高速公路工程桩的制作。本文作者结合自己的工程实践经验，就公路工程碎石注浆桩施工中的一些技术问题进行了分析。
　　关键词：公路工程；碎石注浆桩；施工技术
　　引言
　　注浆桩主要是一种由碎石和水泥砂浆胶结而成的小型钻孔灌注桩，因此，从成桩工艺看，碎石注浆桩属于钻孔灌注桩，从桩的材料看，又属于胶结体桩。桩的直径一般为30cm～70cm，适用桩长30m以内。其基本原理是利用小型钻机按设计直径，钻进至设计深度成孔，然后先将注浆管放至孔底，再投放碎石料。在投放碎石料的过程中，利用注浆管放水清洗孔壁。碎石料投放完成后进行注浆，浆液一般由下向上逆行，当浆液灌注至地面以后便固结成桩。浆液除在钻孔中渗透固结碎石成桩外，也向周围土体渗透。使桩体与土体间形成一个土和砂浆结合的过渡带，增加了桩与周围土体的摩擦力，所以注浆桩从受力特性看又属于摩擦桩。
　　一、施工技术要点分析
　　碎石注浆桩复合地基适用于淤泥质土、粉质砂土等软土层地基处理，一般处理含水量较小的地基效果非常明显，而含水量较大的，则效果不太明显。碎石注浆桩在进行施工时，必须要经历以下几个步骤：钻孔、清孔、投石以及注浆。但这是施工时的必要工艺，不是一个完整的施工技术要点，一个完整的碎石注浆桩施工技术要点不仅仅包括施工的工艺，更应该包括施工完成后的质量检查与监测等。
　　1.1钻孔
　　工程上，由于桩的直径一般为30cm-70cm，适用桩长在30m以内，所以在选取钻机的型号时，应注意钻头的直径大小和单程的钻深。对于钻孔，有三条指标，分别是垂直度偏差、泥浆的比重以及钻孔的深度。
　　在钻孔时，尽量做到钻孔垂直，其偏差不大于1%。所以，为了确保钻孔的垂直度，应边钻孔边测量；在钻孔时，为了减少钻机钻头的磨损，延长钻头的使用寿命，则必须降低钻头的温度，而降低钻头的温度最直接最有效的方法就是边打钻孔边注水。在钻进过程中，会产生许多的砂土和泥质土，如果不及时的清除这些泥土，不但会造成钻孔的效率，更有可能堵塞所钻的孔。所以，在钻进过程中应该不断的检查泥浆的比重。一般砂土的比重在1.17-1.25之间，而淤泥质土的比重则在1.20—1.25之间，这样的泥浆比重是最适合钻机进行钻孔工作的。由于钻机在进行钻孔时，或多或少的会留下一些泥土或者砾石于所钻的孔中，所以，实际钻的孔深应该略大于设计的孔深。
　　1.2清孔
　　清孔分一次清孔和二次清孔。一次清孔应在钻孔完成后进行当钻孔至设计深度后，钻具原位回转，正循环冲孔排渣，清孔至沉渣厚度小于10cm此时孔内的泥浆比重应控制在1.15左右，当泥浆比重达到要求后，提钻移机，并用测绳测量孔深，检孔器测量孔径。二次清孔是在投石时进行，一边投石一边清洗，此时孔内的泥浆比重应控制在1.05左右。
　　1.3投石
　　清孔之后应及时投放碎石，投石之前应将注浆管放至孔底。投放时为减少碎石冲刷孔壁，应在孔顶部加一碎石导向管，碎石的直径在20mm~40mm之间为宜，直到投石达到孔口标高为止。
　　1.4注浆
　　主要是利用砂浆泵将水泥砂浆通过注浆管压入孔内，砂浆泵可以用SGB-10型或与此相类似的砂浆泵注浆管为普通钢管即可砂浆材料主要为普通硅酸盐水泥。砂的粒径不大于0.5mm。根据设计强度要求配比进行配置砂浆，当注浆达到一定量后，为防止泥浆在重力作用下向土体大量扩散，减小用浆量，应逐渐向上拔管，拔管速度应根据注浆量进行控制为主，每次拔管的间距为0.5m，并不间断注浆，至孔口翻浆比重达到注入砂浆比重95%时，可一次拔管。为确保注浆质量，在注浆的过程中由于注浆管的振动造成孔口石料下沉，故注浆过程中应不断补料，注浆后桩顶浆液会下沉，故应进行回灌作业。
　　二、质量检验与监测方案
　　完成了钻孔、清孔、投石及注浆等四道工序后，还需要对所施工的桩进行检验和监测。根据国家和行业的相关标准和规范（一般以现行的《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/12004）（第一册土建工程）为检验标准），施工完成后，必须对桩身的质量进行检查。对于桩的检测常见的方法有：钻孔取芯法、声波透射法以及高应变动力试验法等，而对于碎石注浆桩常使用的检测方法则是钻孔取芯法和无损低应变动测法。完成了基本的施工程序后，并对该桩进行了质量检查，初步判断是合格的，但是这并不能保证在以后的运行过程中不会出现错误，所以还需要对所建好的碎石注浆桩进行监测，而监测的主要内容是沉降和水平位移的监测，包括地表沉降、地基沉降的观测，地基土体水平位移观测，地面水平位移观测、空隙水压力及土压力观测等内容。
　　2.1沉降观测
　　沉降观测包括地表沉降观测和地基分层沉降观测。地表沉降观测采用沉降板，分层沉降观测采用分层沉降标。沉降板应设在钢塑土工格栅、土工格室或砂垫层之上。沉降板埋设于路基中心、路肩、坡趾和左右路幅中心。埋设时，沉降板底槽应平整，其下铺设60cm×60cm×20cm的砂垫层。分层沉降标采用钻孔埋设，要求钻孔垂直偏差率应≤1．5％，并无塌孔缩孔存在，在埋设中应下套管或泥浆护壁，波纹管与导管应随埋随接，分层沉降测点间距为1m。
　　2.2水平位移观测
　　（1）地基土体水平位移。采用测斜管观测，测斜管采用塑料管，埋设于路堤边坡趾部。埋设时，钻机导孔的垂直偏差率应≤1．5%。测斜管底部进入粉砂层或亚粘土层l00cm，管顶高出地面50cm，并加盖保护。
　　（2）地面水平位移。采用位移边桩观测，埋设在路堤两侧趾部，其中一根位于坡脚处，其余位于边沟外侧。边桩采用10cm×10cm砼预制桩，埋入深度为1．5m，露出地面10cm。埋置时采用打入法，桩周应回填密实。
　　（3）孔隙水压力及土压力观测。孔隙水压力计采用“一孔多只孔压计”埋设法，从砂垫层底部开始埋设，每隔2m埋设一只。钻孔埋设时，应做好钻孔的详细记录。每只孔压计埋设后，应及时采用接收仪器检查孔压计是否正常。土压力观测采用土压力计，应挖坑水平埋设，坑底应平整密实，埋设后的土压力计必须位置正确而稳固，上下四周约20cm范围用细砂填实。每只埋设完应及时测试，发现问题及时纠正或调换。埋设后的土压力计在初读数稳定后，方可进行其上的填筑工作。
　　（4）承载力观测。水泥搅拌桩应做承载力观测。承载力观测应采用单桩和多桩载荷试验。水泥搅拌桩载荷试验应至少在施工3个月后进行，要求水泥搅拌桩单桩容许承载力值不低于120kN(单桩设计承载力值)。
　　（5）观测频率。除承载力观测外，在路堤施工过程中各观钡项目的观测时间和频率均相同。观测频率视不同时期而定，其中填土期为每日观测1~2次；预压期第1-4周隔日观测1次；预压期第四周至第三个月每周1次；预压期第三个月之后至上路面完毕每半月观测1次；从营运开始至设计观测期每半年观测1次。设计观测期为施工开始至营运期的头2年。路堤填筑过程中，第一级加载(不含砂垫层)按3．0m控制，可采用较快的速度（1．5个月左右）加载，填筑砂垫层及其顶部填土时应按上述频率进行观测并尽可能控制好加载速度，加载速度适中，同时保证加载厚度的均匀性，绝对不允许有高的集中料堆存在。
　　三、施工中应重点注意的问题
　　公路碎石注浆桩的质量能否得到保证，关键在于其施工技术的质量能否得到保证确保碎石注浆桩的质量，应注重以下几点：（1）碎石注浆桩施工自开孔后到其结束应连续作业，中途尽量不要停止；（2）测量定位技术要到位；（3）成孔的施工质量要得到保证，这就要求在进行施工时，控制好成孔中的关键环节；防止塌孔事故，一旦发生塌孔，则应立即停止钻进，查明塌孔部位后及时的处理；防止偏孔事故，施工前要做好场地平整等基础工作，进行钻孔时，应该做到“三点一线”，一旦发生钻孔偏斜，应立即采取相应的办法进行处理；（4）清孔质量要得到保证，这就要求要按照合理的清孔程序来进行清理；（5）注浆的质量要得到保证，注浆前应清楚孔内和管理杂物以及对注浆的器材设备进行检查和校正，注浆时应控制好注浆的压力与泥浆中各土质的比重，并严格遵守注浆的基本操作过程。
　　参考文献
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　　[3]陶建南.关于公路工程设计过程中质量控制问题的探讨[J].中国科技信息,2005.

《公路工程碎石注浆桩施工技术探讨》

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