碎石注漿樁在公路海灘土地基處理中的應(yīng)用

唐建強(qiáng)

(浙江省杭州市余杭區(qū)公路管理處，浙江杭州 311100)

0 引言

碎石注漿樁是作為21世紀(jì)以來新近成熟起來的一種加固軟土地基的施工技術(shù)，它利用鉆機(jī)等設(shè)備鉆進(jìn)至設(shè)計深度形成設(shè)計樁徑的孔，根據(jù)工程需要放入不同材質(zhì)及形式的注漿管后投放石料，同時利用注漿管放水清洗鉆孔，石料投放完成后進(jìn)行注漿，使石料固結(jié)成樁。由于它具有施工占地面積小、設(shè)備簡單、設(shè)備移動方便、施工速度快、樁位偏差小、樁同心度好等優(yōu)點，在公路、鐵路及港口碼頭的建設(shè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用［1-3］。

浙江某公路，規(guī)劃紅線50m，由于靠近海邊，規(guī)劃四河以東路段約2km范圍內(nèi)存在淺層夾層海灘土等不良地質(zhì)情況，這種土類抗剪強(qiáng)度低，穩(wěn)定性差，易造成地基的局部或整體破壞，導(dǎo)致路面開裂、構(gòu)造物與路堤銜接差異沉降，影響道路使用功能，必須針對性處治后才可進(jìn)行工程建設(shè)。

對濱海海灘土的正確認(rèn)識和防治，已成為我國沿海地區(qū)道路建設(shè)中的重要工程技術(shù)問題［4］。本文以浙江某公路為工程實例，具體研究碎石注漿樁在公路海灘土地基處理中的應(yīng)用。

1 工程概況

浙江某公路東西向貫穿某市北片，不僅是建成和完善市域干線公路網(wǎng)的需要，同時對促進(jìn)該片城鄉(xiāng)一體化發(fā)展，加速城市化進(jìn)程，尤其是作為大型設(shè)備總裝中心基地的重要集散通道，是非常必要和迫切的。根據(jù)該公路的功能定位以及周邊地塊現(xiàn)狀和規(guī)劃情況，該公路不僅要為快速過境的中長距離交通服務(wù)，同時也要為沿線地塊的短距離交通出行服務(wù)。

根據(jù)地質(zhì)報告揭示，本工程于規(guī)劃四河以東長約2km路段范圍內(nèi)分布有①3層海灘土，該層層厚約3m，主要由淤泥組成，局部夾有粉土團(tuán)塊，飽和，流塑，工程力學(xué)性質(zhì)極差，并且分布范圍較廣。如若不經(jīng)處理，將造成路基不均勻沉降及沉降過大等情況，影響道路的使用功能。因此，應(yīng)從工程技術(shù)合理、經(jīng)濟(jì)節(jié)約等多方面進(jìn)行論證比選，提出合適的地基處理方案。

2 方案設(shè)計

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)及前期研究成果［5，6］，本工程方案初選擬采用四種方案，分別為:河口細(xì)砂換填，水泥攪拌樁，碎石樁，碎石注漿樁。

由于本工程距離河口較遠(yuǎn)，且細(xì)砂換填時需要的方量較大，一方面細(xì)砂供不應(yīng)求，另一方面造價較高;水泥攪拌樁在浙江的應(yīng)用較為成熟，但是經(jīng)試驗室測試在海灘土中成樁質(zhì)量較差;碎石樁在海灘土等軟土中應(yīng)用由于缺乏堆載預(yù)壓，工后沉降難以控制;而碎石注漿樁克服了碎石樁的缺點，可以較好的處理海灘土。因此經(jīng)比選本工程采用碎石注漿樁。具體參數(shù)如下:樁間距1.2m，梅花形排列，樁徑0.5m，樁長4m，樁頂面鋪設(shè)50cm礫石砂及一層土工格柵。

3 碎石注漿樁加固原理及施工要點

碎石注漿樁的前身是砂石樁，其改進(jìn)之處在于增加了注漿，使樁身與樁周土層結(jié)合更密實，單樁承載力及復(fù)合地基承載力均得到較大的提高。20世紀(jì)50年代日本首先采用了砂石樁技術(shù)，我國于20世紀(jì)50年代后期引入;注漿工藝是20世紀(jì)60年代同樣首先在日本大阪地下鐵道施工中采用，繼日本之后，我國是研究開發(fā)此項技術(shù)較早和應(yīng)用范圍較廣的國家。鐵道部科學(xué)研究院于1972年率先開始研究，并于1975年將其用于實際工程的建設(shè)。碎石注漿樁是21世紀(jì)以來綜合上述兩項技術(shù)逐步發(fā)展起來的一種新地基處理方法。

采用設(shè)計樁徑，用工程鉆機(jī)等設(shè)備成孔至設(shè)計深度位置，然后插入注漿管，隨后向樁孔內(nèi)投放一定級配的碎石至設(shè)計標(biāo)高，之后再通過注漿管向孔內(nèi)壓注水泥漿。水泥漿一部分與碎石固結(jié)形成具有一定強(qiáng)度的無砂混凝土小樁，另一部分滲入土體，使周邊土體得以加固。水泥壓漿碎石樁與樁間土體形成復(fù)合地基，共同承擔(dān)荷載，增大了地基變形模量，提高了地基強(qiáng)度，減少了公路的工后沉降。

主要施工工藝流程為:測量放線及樁位確定→埋設(shè)護(hù)筒→鉆機(jī)等設(shè)備就位→鉆進(jìn)成孔→清孔→下注漿管→投放碎石→洗孔→注漿→拔管→樁成品檢測、驗收。

施工前應(yīng)對原材料進(jìn)行檢查，并簽證記錄合格情況，同時檢查施工程序、工藝流程、檢測手段的合理性。施工過程中應(yīng)對成孔、清渣、注漿等進(jìn)行全過程檢查。

壓力注漿時需注意:讓水泥漿從孔底逐漸上升，采用分段提升的注漿方式。注漿時注漿管出口距離設(shè)計孔底20cm。為提高水泥漿的可灌性、流動性和早期強(qiáng)度，可根據(jù)工程情況摻入適量粉煤灰、減水劑等材料。每施工10根樁應(yīng)做一組砂漿試塊，并檢測評定其強(qiáng)度是否達(dá)到設(shè)計要求。

由于注漿過程中產(chǎn)生振動，樁頂部分碎石會有一定量的沉落，因此在壓漿過程中應(yīng)根據(jù)沉落情況補(bǔ)入碎石。當(dāng)孔口冒漿后，采用插入式振搗器插入樁體1m以上進(jìn)行振搗，使樁頂砂漿充填密實后，即可拔出注漿管。根據(jù)現(xiàn)場施工實際情況，如需二次補(bǔ)漿必須在拔出注漿管0.5h內(nèi)進(jìn)行，此時注漿方可結(jié)束。

為防止出現(xiàn)穿孔和漿液大量流失，可采用間歇施工、增加速凝劑及跳兩孔施工等措施來保證施工質(zhì)量。

4 碎石注漿樁加固效果

在本工程中應(yīng)用加固深度4m，效果良好。地基處理完工后分別進(jìn)行了單樁承載力和復(fù)合地基承載力試驗，合格率達(dá)100%，試驗結(jié)果表明碎石注漿樁單樁承載力350kPa、復(fù)合地基承載力90kPa，均滿足設(shè)計要求。目前已運營三年，工后沉降僅5cm，完全滿足規(guī)范要求，成功解決了浙江某公路海灘土加固難題。

5 結(jié)語

本文以浙江某公路海灘土地基處理為例，具體研究了碎石注漿樁的加固原理、施工要點和加固效果等，得到一些有益的結(jié)論。

1)碎石注漿樁在工期、造價、適用性等方面具有綜合優(yōu)勢，在公路海灘土地基處理中可優(yōu)先選用。

2)碎石注漿樁復(fù)合地基用于公路海灘土地基處理，整體效果較好，同時該地基處理方法具有施工設(shè)備簡單、施工時具有占地面積小、樁同心度好等特點，值得在類似工程中推廣應(yīng)用。

［1］周 鏡.軟土沉降分析中的某些問題［J］.中國鐵道科學(xué)，1999，20(2):17-29.

［2］龔曉南.地基處理手冊［M］.第3版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008.

［3］錢家歡，殷宗澤.土工原理與計算［M］.北京:中國水利水電出版社，2003.

［4］殷宗澤.土體沉降與固結(jié)［M］.北京:中國電力出版社，1998.

［5］陳偉滬.城市道路軟土路基的沉降計算問題［J］.安徽建筑，2008，15(5):155-157.

［6］Asaoka A.Observational procedure of settlement prediction［J］.Soils and Foundation，1978，18(4):87-101.