公路軟基壓密注漿碎石樁技術(shù)應(yīng)用

袁建軍

摘 要：本文簡(jiǎn)述了壓密注漿碎石樁技術(shù)，并以某工程為例對(duì)公路軟基條件下的壓密注漿碎石樁技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程（參數(shù)設(shè)計(jì)、成孔與注漿要點(diǎn)、質(zhì)量控制以及加固效果）進(jìn)行了深入分析，希望能夠?yàn)橥袠I(yè)工作者提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：公路軟基;壓密注漿碎石樁技術(shù);應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步使得公路數(shù)量也在逐漸增加，為滿足現(xiàn)階段社會(huì)發(fā)展形勢(shì)下的交通需求，人們對(duì)于公路的功能與質(zhì)量也提出了更多要求。軟基壓密注漿碎石樁技術(shù)是一類(lèi)常見(jiàn)公路建設(shè)技術(shù)，從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，所調(diào)配出的漿液聯(lián)合碎石樁能夠充分發(fā)揮其填縫、粘滯以及固化結(jié)石的功能效果。該技術(shù)無(wú)論是在擠密加固方面還是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提升上，均突顯出了明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，具有極佳的技術(shù)應(yīng)用推廣價(jià)值。

1 壓實(shí)注漿碎石樁技術(shù)簡(jiǎn)述

該技術(shù)的應(yīng)用簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是將樁管打入至土中成孔，并在其中填入適當(dāng)?shù)乃槭c砂石料，通過(guò)振動(dòng)密實(shí)的方法在地基中形成碎石樁。碎石樁的成孔環(huán)節(jié)會(huì)對(duì)其軟弱土層造成一定影響，橫向擠密作用下土質(zhì)結(jié)構(gòu)的整體抗剪程度相較以往將會(huì)有明顯提升，其壓縮性也將會(huì)進(jìn)一步縮減，無(wú)論是其承載力還是變形模量，均會(huì)在樁體與樁間土中形成具有復(fù)合特性的地基，起到了承擔(dān)路基填方荷載的作用[1]。所謂壓密注漿其實(shí)就是將調(diào)配好的具有濃度高的漿液注入至土體結(jié)構(gòu)中，以達(dá)到預(yù)期的土體擠密加固目的，這樣一來(lái)在注漿管的附近就會(huì)形成球狀漿泡，如圖1所示。壓力注漿與碎石樁的聯(lián)合應(yīng)用突顯出了二者的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，并消除了原本的攪拌樁以及粉噴樁等技術(shù)的應(yīng)用缺陷，尤其是對(duì)于人工填土路基結(jié)構(gòu)中含水量過(guò)高的部分更是突顯出了良好的加固效果，技術(shù)應(yīng)用起來(lái)較為方便且整體造價(jià)較低。碎石置換與注漿法使得無(wú)論是土層承載力、樁側(cè)阻力還是變形模量，相較以往均有明顯提升，在強(qiáng)化復(fù)合地基承載力的同時(shí)為控制變形能力的進(jìn)一步提升提供了完備條件。壓實(shí)密注漿碎石樁技術(shù)在應(yīng)用后，復(fù)合地基土體粘結(jié)力也保持了持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，繼而形成了具有極佳填充度與膠結(jié)性的復(fù)合地基，無(wú)論是漿液、碎石還是周邊的土體結(jié)構(gòu)均將成為共同體，為進(jìn)一步提升土地承載力與變形模量提供完備條件，是有效縮減施工成本的關(guān)鍵，這也是該技術(shù)應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大的主要原因。

2 工程概況

某段公路設(shè)計(jì)路面層厚度為15 cm，包含了中粒式瀝青抗滑表面層（4 cm）、中粒式瀝青混凝土（4 cm）以及粗粒式瀝青混凝土（7 cm），路基的整體寬度為25.5 m，遵循四車(chē)道的設(shè)計(jì)理念。路基處的排水系統(tǒng)包含了截水溝、河道、邊溝以及排水溝，并設(shè)置凸形分隔帶，所產(chǎn)生的積水主要通過(guò)分隔帶中的排水管將其排出。由于該工程所建設(shè)位置的地基軟弱，且地下水分布范圍較廣，再加上此段公路的應(yīng)用特殊性，使得若遵循傳統(tǒng)施工方式無(wú)論是承載力還是堤填土密實(shí)度均難以滿足結(jié)構(gòu)應(yīng)用需求。因此，應(yīng)對(duì)該位置的公路路基進(jìn)行科學(xué)處理，做好軟基加固工作以避免出現(xiàn)施工沉降現(xiàn)象影響施工進(jìn)度與最終的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

3 公路軟基壓實(shí)注漿碎石樁技術(shù)應(yīng)用

3.1 設(shè)計(jì)施工參數(shù)

3.1.1 注漿孔與漿液

工程鉆機(jī)是本工程碎石樁成孔建設(shè)的核心設(shè)備，因此應(yīng)將其孔徑統(tǒng)一為300 mm，并為其設(shè)定四種樁深度（5/12/14/16 m），主要目的是避免由于泥沙沉淀而導(dǎo)致泥漿回落將注漿孔堵塞，其對(duì)于孔徑深度的影響也極大，因此應(yīng)在實(shí)際開(kāi)孔時(shí)將其深度適當(dāng)提升0.5 m左右[2]。根據(jù)地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定，明確了各個(gè)注漿孔之間的間距，應(yīng)控制在1.5 m～2.5 m之間。結(jié)構(gòu)在經(jīng)過(guò)壓縮加固處理后其每一邊均將會(huì)外擴(kuò)450 mm左右，并在注漿后對(duì)半徑0.5 m的范圍產(chǎn)生影響，繼而導(dǎo)致實(shí)際的成孔孔徑無(wú)法滿足工程建設(shè)需求。而在對(duì)其進(jìn)行綜合考慮后，需要將其孔徑適當(dāng)增大至1.5 m左右，以保證漿液的滲透均勻性，且需要在人工樁位的周邊設(shè)置5個(gè)左右的注漿孔。

以材料理論為基礎(chǔ)所調(diào)配的混合漿液中水、粉煤灰、水泥之間的比例為6∶3∶8，由于粉質(zhì)淤泥質(zhì)土地層結(jié)構(gòu)含水量較大，因此在對(duì)其進(jìn)行加固處理時(shí)應(yīng)將水灰比適當(dāng)降低，并按照一定的配比規(guī)范在其中摻雜水玻璃（一般為水泥量的3%），此時(shí)對(duì)于漿液來(lái)說(shuō)其初凝的時(shí)間一般為1 h～2 h。砂漿攪拌機(jī)是漿液的主要拌和工具，需要持續(xù)攪拌3 min以上才能達(dá)到預(yù)期的壓漿施工效果，并需要在調(diào)配完成后經(jīng)過(guò)規(guī)格為2.5 mm*2.5 mm的濾網(wǎng)過(guò)濾后才能正常使用。

3.1.2 注漿過(guò)程

對(duì)于本工程來(lái)說(shuō)，一次注漿的壓力應(yīng)設(shè)定為0.2 MPa～0.4 MPa，二次注漿則應(yīng)設(shè)定為0.8 MPa～1.5 MPa，且由于二次注漿的特殊性使得其實(shí)際的施工效果受到土體條件、注漿順序以及孔徑深度因素的影響較大，應(yīng)確保漿液能夠完全沿著注漿管的方向以滿足注漿在有效范圍鉆出的需要，并應(yīng)以塑膠帶作為封堵管底出漿孔的主要工具。

3.1.3 注漿量

結(jié)合本工程一系列結(jié)構(gòu)的建設(shè)特性，考慮到多類(lèi)型因素后最終設(shè)定碎石樁的注漿量為每米0.18 m3。需要注意的是，由于土體結(jié)構(gòu)的特殊性使得其壓力值也將會(huì)隨著孔徑深度的增加而逐漸加大。因此，在與地表接近的位置為避免出現(xiàn)冒漿現(xiàn)象，應(yīng)將注漿的流量控制在每分鐘10 L～25 L。

3.2 成孔與注漿的施工關(guān)鍵點(diǎn)

對(duì)于本工程來(lái)說(shuō)，軟基壓實(shí)注漿碎石樁施工流程為：首先測(cè)量數(shù)據(jù)以完成放線任務(wù)，隨后按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行鉆孔與二次注漿，且應(yīng)依據(jù)相關(guān)要求確定級(jí)配碎石的應(yīng)用量。隨后將漿液注入其中，聯(lián)系實(shí)際環(huán)境條件進(jìn)行養(yǎng)護(hù)并保證高壓注漿效果。過(guò)程中同時(shí)需要與現(xiàn)場(chǎng)施工人員核對(duì)碎石樁孔的具體編號(hào)，包括填筑量、埋設(shè)深度以及壓力等均需要進(jìn)行詳細(xì)記錄，并需要對(duì)流量計(jì)讀數(shù)變化狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)關(guān)注。

在明確側(cè)方點(diǎn)的同時(shí)需要根據(jù)相關(guān)要求布設(shè)具有振動(dòng)特征的打孔器，并應(yīng)在所設(shè)置的注漿管的末端處加裝注漿頭，注漿管孔位確定后需要將振動(dòng)器放置到土體內(nèi)部直至達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高要求。注漿管的上部應(yīng)預(yù)留約100 mm的長(zhǎng)度，隨后即可將第二根注漿管打入，該過(guò)程應(yīng)注意控制其垂直偏差在1%以?xún)?nèi)。成孔完畢后則應(yīng)從外圍確定位置處注入漿液，完成封閉任務(wù)后按照下至上的順序隔著孔洞做注漿處理，以避免出現(xiàn)臨孔串漿現(xiàn)象。直到在注漿管上部1.5 m范圍內(nèi)完成封漿處理任務(wù)后才可推進(jìn)下部注漿進(jìn)度，并應(yīng)保持每50 m提升一次的頻率，一邊拔管一邊注漿。隨后應(yīng)以地基承載力設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，明確每個(gè)設(shè)計(jì)孔洞的注漿量（65 kg/m）。

注漿機(jī)與水泥拌和機(jī)的型號(hào)應(yīng)充分考慮現(xiàn)場(chǎng)施工條件以及對(duì)工程的建設(shè)質(zhì)量要求，提前對(duì)施工壓力予以調(diào)試，并需要選擇應(yīng)用長(zhǎng)度為1 500 mm的鋼管作為注漿管;隨后需要在注漿管位置安裝球閥，只需要打開(kāi)球閥后即可依據(jù)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度對(duì)注漿管做預(yù)拔處理，并將壓漿泵啟動(dòng)進(jìn)行輸漿;此時(shí)的漿液通過(guò)高壓注漿管即可達(dá)到注入土層的目的，且能夠在漿液滲透后對(duì)土體結(jié)構(gòu)予以填充與加固，此時(shí)的土體顆粒與巖石裂隙內(nèi)無(wú)論是空氣還是水分均將會(huì)被擠出，這使得原本處于松散狀態(tài)下的土體與裂隙之間將迅速膠結(jié)，從而達(dá)到改善土層結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的目的，結(jié)構(gòu)的整體承載力相較以往也有明顯提升。無(wú)論哪一處壓漿段，均應(yīng)在灌漿量達(dá)到預(yù)估值后才可停止壓漿進(jìn)度，此時(shí)應(yīng)將球閥關(guān)閉，直至所注入的漿液穩(wěn)定20 min后才可將注漿管提起，提起的高度應(yīng)控制在40 cm～50 cm左右。

由于本工程的部分結(jié)構(gòu)較為特殊，為滿足特殊地質(zhì)要求，每一米的深孔注漿量均應(yīng)提前明確（水泥用量均應(yīng)保證在130 kg以上）。此類(lèi)工程使用的通常為普通硅酸鹽水泥，類(lèi)型選擇為P.0 42.5，并以1∶0.5的比例作為水灰比的配置數(shù)據(jù)。在執(zhí)行單管靜壓注漿任務(wù)時(shí)，此時(shí)所選擇的注漿壓力應(yīng)保持在0.2 MPa～0.3 MPa之間，且需要采取低壓滲透的方式以保證注漿效果?？刂谱{壓力與速度時(shí)，應(yīng)以地面冒漿為控制的限制條件，且該過(guò)程需要綜合多類(lèi)型因素進(jìn)行考慮，以避免出現(xiàn)打漿過(guò)多現(xiàn)象，甚至影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與整體美觀度。

3.3 嚴(yán)控施工質(zhì)量

對(duì)于軟土地基來(lái)說(shuō)，若有該位置的工程建設(shè)需要，首先應(yīng)在壓密注漿施工過(guò)程中，通過(guò)強(qiáng)化注漿量、注漿壓力控制效果以及提高對(duì)數(shù)據(jù)變化值的關(guān)注，用以滿足該工程結(jié)構(gòu)對(duì)注漿壓力與注漿量的應(yīng)用需求。一旦在這一環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)了壓力表所顯示的注漿壓力數(shù)值波動(dòng)幅度較大，或超出了預(yù)先設(shè)定的壓力上限，就應(yīng)立即停止注漿以避免對(duì)孔洞內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成破壞。而若是在過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有漿液無(wú)法被壓出的情況，就應(yīng)首先對(duì)壓漿系統(tǒng)的應(yīng)用效果進(jìn)行深入分析，以判斷該類(lèi)系統(tǒng)是否存在堵塞現(xiàn)象。將堵塞現(xiàn)象排除后，就需要適當(dāng)提升注漿壓力，以將正常的注漿施工過(guò)程恢復(fù)。而若是發(fā)現(xiàn)在實(shí)際的注漿施工過(guò)程中存在大規(guī)模的冒漿現(xiàn)象，同樣也應(yīng)立即停止注漿，直至漿液完全凝固后才可恢復(fù)注漿狀態(tài)，以避免影響后續(xù)的注漿環(huán)節(jié)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，壓密注漿碎石樁技術(shù)在處理公路軟基沉降情況方面突顯出了極佳的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。再加上其整體造價(jià)較低，所形成的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出了極強(qiáng)的可置換性，且其豎向穩(wěn)定性相較以往有了明顯提升，側(cè)樁端阻力與土層承載力的不同程度的增強(qiáng)為保證地基結(jié)構(gòu)整體承載力與其變形控制能力提供了完備條件，具有在類(lèi)似工程中的應(yīng)用推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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