公路工程軟基加固碎石樁施工技術(shù)應(yīng)用分析

鐘久紅

（贛州市公路發(fā)展中心瑞金分中心，江西贛州 342500）

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷發(fā)展，公路工程軟基加固成為確保道路結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和延長(zhǎng)使用壽命的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，我國(guó)廣大地區(qū)存在復(fù)雜多變的地質(zhì)環(huán)境，軟基沉降、差異沉降等問(wèn)題日益凸顯，因此需要一種既能夠提高基礎(chǔ)土體的承載能力，又能夠降低工程成本和環(huán)境影響的軟基加固技術(shù)。在眾多軟基加固技術(shù)中，碎石樁施工技術(shù)因其高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的特點(diǎn)而逐漸受到工程領(lǐng)域的廣泛關(guān)注和應(yīng)用。

1 公路工程軟基加固施工的特點(diǎn)

第一，軟基加固施工的一大特點(diǎn)是工程現(xiàn)場(chǎng)的多樣性。公路工程往往分布在各種地形地貌之間，軟基的狀況也千差萬(wàn)別。軟基存在土質(zhì)疏松、沉降嚴(yán)重、地下水位較高等問(wèn)題，因此在軟基加固的過(guò)程中需要根據(jù)實(shí)際情況采取不同的施工方案。例如，在土質(zhì)疏松的區(qū)域，需要采用加固樁、灌注樁等加固手段，而在地下水位較高的地區(qū)，則需要先采取防水措施以確保軟基穩(wěn)固。

第二，軟基加固施工的工程周期較長(zhǎng)。與一般的路基施工相比，軟基加固需要更多的工序和時(shí)間。首先，需要進(jìn)行詳細(xì)的軟基勘察，了解軟基的具體情況；其次，進(jìn)行設(shè)計(jì)，制訂合理的加固方案；再次，施工準(zhǔn)備，包括材料的準(zhǔn)備、機(jī)械設(shè)備的調(diào)配等；最后，進(jìn)行施工。由于軟基加固涉及土層深厚、地質(zhì)情況復(fù)雜等因素，施工過(guò)程中往往需要反復(fù)調(diào)整和修改，因此整個(gè)工程周期相對(duì)較長(zhǎng)。

第三，軟基加固施工涉及較高的技術(shù)要求。由于軟基的狀況復(fù)雜多變，施工過(guò)程需要較高的技術(shù)水平，工程師和技術(shù)人員需要具備深厚的地質(zhì)和土木工程知識(shí)，能夠根據(jù)軟基的實(shí)際情況靈活應(yīng)用各種加固技術(shù)。同時(shí)，施工過(guò)程中需要不斷監(jiān)測(cè)軟基的變化，及時(shí)調(diào)整施工方案，確保加固效果達(dá)到預(yù)期[1]。

2 碎石樁施工技術(shù)的工藝流程

2.1 樁位測(cè)量放樣

在公路工程軟基加固中，樁位測(cè)量放樣的準(zhǔn)確性直接影響到后續(xù)碎石樁的準(zhǔn)確定位和施工質(zhì)量。首先，施工人員會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和勘測(cè)數(shù)據(jù)，在軟基加固區(qū)域選擇合適的樁位，考慮土層的承載能力、地質(zhì)條件等因素，使碎石樁能夠有效增強(qiáng)軟基的承載能力。隨后，進(jìn)行樁位測(cè)量，采用先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器和技術(shù)手段，確保樁位的精準(zhǔn)度和一致性。測(cè)量結(jié)果會(huì)用于后續(xù)的放樣工作。在放樣階段，施工人員會(huì)根據(jù)樁位測(cè)量的數(shù)據(jù)，在實(shí)地進(jìn)行標(biāo)志和定位，確保碎石樁準(zhǔn)確地安置在預(yù)定位置。這一過(guò)程需要高度專(zhuān)業(yè)的技術(shù)水平和精密的儀器設(shè)備支持，以應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的地質(zhì)條件和工程要求[2]。

2.2 樁機(jī)就位

在進(jìn)行樁機(jī)就位前，必須確保樁位的準(zhǔn)確性，特別是樁管底板中心和樁位誤差以及樁孔垂直度偏差的控制。根據(jù)規(guī)范要求，樁管底板中心和樁位的誤差要嚴(yán)格限定在2cm 的范圍內(nèi)，而樁孔垂直度偏差不應(yīng)超過(guò)樁長(zhǎng)的1.5%。樁位準(zhǔn)確無(wú)誤，樁機(jī)即可就位，為后續(xù)的碎石樁施工提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。樁機(jī)的準(zhǔn)確定位是確保整個(gè)施工過(guò)程平穩(wěn)進(jìn)行的保障，同時(shí)也直接關(guān)系到最終軟基加固工程的質(zhì)量。

2.3 振動(dòng)成孔

振動(dòng)成孔是碎石樁施工工藝流程中的重要步驟，其目的是在軟基中形成均勻、穩(wěn)定的孔洞，以便后續(xù)注漿和灌注工作。振動(dòng)成孔過(guò)程中，樁機(jī)通過(guò)高頻次的振動(dòng)作用，迅速穿透土層，形成適應(yīng)碎石樁直徑的孔洞。其中關(guān)鍵在于控制振動(dòng)成孔的速度和深度，保證每個(gè)孔洞在直徑和深度的一致性。此外，施工人員需注意監(jiān)測(cè)振動(dòng)成孔過(guò)程中的振動(dòng)頻率和力度，避免對(duì)周?chē)h(huán)境和結(jié)構(gòu)造成不必要的影響。在實(shí)際施工中，樁孔的直徑和間距通常根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行調(diào)整，以滿足軟基加固的承載需求。振動(dòng)成孔的過(guò)程同時(shí)需要考慮土層的特性，避免因振動(dòng)而引起土體塌陷或不均勻沉降。通過(guò)科學(xué)合理的振動(dòng)成孔工藝，可以確保形成的孔洞與碎石樁的尺寸要求相符，為后續(xù)施工提供良好的基礎(chǔ)[3]。

2.4 停振灌料

在進(jìn)行停振灌料之前，必須嚴(yán)格控制石料的質(zhì)量，確保其具有良好的級(jí)配，粒徑在規(guī)定的20～60mm范圍內(nèi)，這有助于形成均勻的灌料層，提高灌注效果。另外，石料中的含泥量也是一個(gè)需要特別關(guān)注的因素。在施工過(guò)程中，含泥量超過(guò)3%可能導(dǎo)致灌料的流動(dòng)性下降，影響整體工程的施工效果。因此，在挑選和配制石料時(shí)，必須精確控制含泥量，保證灌料的均勻性和流動(dòng)性。停振灌料的過(guò)程中，采用精確的灌注技術(shù)，確保石料在振動(dòng)停止的瞬間迅速充實(shí)孔洞，填充軟基中的空隙。這一步驟的順利進(jìn)行，不僅要求施工人員有高超的技術(shù)水平，同時(shí)也需要對(duì)石料的質(zhì)量有著嚴(yán)格的控制。

2.5 反插補(bǔ)料

反插補(bǔ)料旨在確保樁管內(nèi)的石料充分投放并形成穩(wěn)固的基礎(chǔ)。首先，在振動(dòng)拔管的同時(shí)進(jìn)行補(bǔ)料，每次拔管的高度需要精確控制在0.5～1.0m 范圍內(nèi)，然后反向插入0.3～0.5m，并持續(xù)振動(dòng)5～10s 的時(shí)間。這一過(guò)程通過(guò)反插的方式將樁管內(nèi)的石料充分投出，確保第一次投料時(shí)的成樁長(zhǎng)度不超過(guò)樁管長(zhǎng)度的1/2。為了更好地實(shí)現(xiàn)補(bǔ)料的均勻投放，操作人員在樁管被提出地面后，要停止振動(dòng)并在孔口處進(jìn)行投料，直至與地面齊平。通過(guò)多次反復(fù)操作，完成整個(gè)設(shè)計(jì)用料的投放過(guò)程。在反插補(bǔ)料的過(guò)程中，提升和反插的速度需保持均勻。拔管速度通常按照1.0m/min 的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制，當(dāng)需要穿過(guò)淤泥夾層時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減慢拔管的速度，并調(diào)整拔管的高度及反插深度[4]。

2.6 加壓成樁

加壓成樁旨在進(jìn)一步增強(qiáng)樁體的穩(wěn)定性和承載能力，該階段的核心步驟包括在樁體內(nèi)施加持續(xù)的加壓力，使碎石樁充分融合、壓實(shí)，從而提高其整體的抗壓性和承載能力。一般而言，加壓力的控制需要綜合考慮軟基的土層性質(zhì)、工程荷載以及設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。此外，加壓成樁的施工過(guò)程中需要不斷監(jiān)測(cè)樁體的沉降情況，確保樁體的沉降穩(wěn)定在合理范圍內(nèi)。在實(shí)際操作中，施工人員需要密切關(guān)注加壓成樁設(shè)備的工作狀態(tài)，確保加壓力和時(shí)間的準(zhǔn)確控制，以達(dá)到最佳的加固效果。

3 公路工程軟基加固碎石樁施工技術(shù)的優(yōu)化

3.1 施工工藝的精細(xì)化和自動(dòng)化

精細(xì)化施工工藝強(qiáng)調(diào)對(duì)每個(gè)施工步驟的仔細(xì)規(guī)劃和執(zhí)行，保證每個(gè)環(huán)節(jié)都按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。自動(dòng)化則強(qiáng)調(diào)通過(guò)自動(dòng)化設(shè)備和控制系統(tǒng)，減少人工干預(yù)，提高施工的效率和準(zhǔn)確性。首先，通過(guò)引入先進(jìn)的振動(dòng)成孔設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)施工工藝的精細(xì)化。采用高頻次的振動(dòng)和智能控制系統(tǒng)，使振動(dòng)成孔過(guò)程中的振動(dòng)頻率和力度恰到好處，避免對(duì)周?chē)h(huán)境和結(jié)構(gòu)造成不必要的影響。此外，還要使用精密的測(cè)量?jī)x器和先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)樁位、振動(dòng)成孔深度等關(guān)鍵參數(shù)，提高施工的準(zhǔn)確性和一致性。其次，自動(dòng)化可以通過(guò)智能化的停振灌料系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。采用自動(dòng)化設(shè)備和控制系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)灌注過(guò)程中的石料流動(dòng)情況，精確控制灌注速度和壓實(shí)度，保證灌注層的均勻性和致密性。同時(shí)，結(jié)合傳感器技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)灌注層的壓力和變形情況，及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)，提高施工過(guò)程的智能化水平。

3.2 完善碎石樁施工技術(shù)的驗(yàn)收

技術(shù)驗(yàn)收應(yīng)以設(shè)計(jì)要求和規(guī)范為基準(zhǔn)，通過(guò)系統(tǒng)地檢測(cè)和評(píng)估確保施工過(guò)程的合規(guī)性和最終工程的可靠性。首先，要完善碎石樁施工過(guò)程的技術(shù)監(jiān)測(cè)體系。通過(guò)在施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置合適的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)振動(dòng)成孔、灌料、反插補(bǔ)料和加壓成樁等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的參數(shù)，例如振動(dòng)頻率、壓力、灌注速度等。這可以通過(guò)高精度的傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，確保施工過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。其次，建立全面的質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和程序，包括樁孔直徑、灌注層的致密性、加壓成樁的承載力等方面的技術(shù)指標(biāo)，確保每個(gè)施工階段都符合設(shè)計(jì)要求。質(zhì)量檢測(cè)應(yīng)當(dāng)涵蓋從材料的選取到施工的每一個(gè)細(xì)節(jié)，提高整個(gè)軟基加固工程的質(zhì)量和可靠性。在技術(shù)驗(yàn)收中，還可以采用先進(jìn)的非破壞性檢測(cè)技術(shù)，例如超聲波檢測(cè)、地質(zhì)雷達(dá)等，對(duì)碎石樁的成型質(zhì)量進(jìn)行全面評(píng)估，這可以提供更為精準(zhǔn)和全面的數(shù)據(jù)，為技術(shù)驗(yàn)收提供更可靠的依據(jù)。

3.3 完善孔隙壓力的觀測(cè)操作

孔隙壓力的觀測(cè)對(duì)于了解土體的變形、灌注過(guò)程的穩(wěn)定性以及最終軟基加固效果的評(píng)估至關(guān)重要。首先，應(yīng)該建立科學(xué)合理的孔隙壓力監(jiān)測(cè)方案。在關(guān)鍵位置設(shè)置合適的孔隙壓力觀測(cè)點(diǎn)，并充分考慮軟土層的特性和工程設(shè)計(jì)要求，使觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)能夠全面反映施工區(qū)域的孔隙壓力狀態(tài)。觀測(cè)點(diǎn)的位置應(yīng)覆蓋潛在沉降區(qū)域，進(jìn)而全面了解軟土層的壓縮變形情況。其次，要選用靈敏度高、響應(yīng)迅速的傳感器，對(duì)孔隙壓力變化進(jìn)行高效監(jiān)測(cè)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)崟r(shí)記錄并傳輸孔隙壓力數(shù)據(jù)，以便施工人員能夠及時(shí)獲得準(zhǔn)確的信息，做出實(shí)時(shí)調(diào)整。在具體操作方面，可以采用逐層灌注的方式進(jìn)行施工，每灌注一層就進(jìn)行孔隙壓力觀測(cè)。通過(guò)比對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整灌注參數(shù)，確保軟土層的壓縮變形處于可控范圍。此外，建立灌注過(guò)程中的孔隙壓力監(jiān)測(cè)報(bào)告，形成詳實(shí)的數(shù)據(jù)檔案，為后續(xù)的技術(shù)驗(yàn)收和工程質(zhì)量評(píng)估提供科學(xué)的依據(jù)。

3.4 提高施工人員的操作水平

操作水平的提高直接關(guān)系到施工質(zhì)量和效率，因此，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)施工人員專(zhuān)業(yè)技能和實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)是優(yōu)化施工技術(shù)的重要方向。首先，要加強(qiáng)培訓(xùn)和教育。通過(guò)定期組織培訓(xùn)課程，使施工人員熟練掌握碎石樁施工的理論知識(shí)、操作技能以及相關(guān)安全規(guī)范。培訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)該包括設(shè)備操作技術(shù)、工藝流程理解、應(yīng)急處理等方面，以提升施工人員的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)。其次，建立實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累機(jī)制。在實(shí)際施工過(guò)程中，鼓勵(lì)施工人員參與不同層次的施工任務(wù)，通過(guò)親身經(jīng)歷解決問(wèn)題，提高應(yīng)對(duì)復(fù)雜狀況的能力。還要定期組織經(jīng)驗(yàn)分享會(huì)，讓施工人員彼此交流學(xué)習(xí)，從而共同提高整體操作水平。

在具體操作層面，可以引入模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，提供虛擬施工環(huán)境，讓施工人員在模擬場(chǎng)景中進(jìn)行操作實(shí)踐，磨練技能，降低出錯(cuò)風(fēng)險(xiǎn)。此外，建立技能考核制度，定期對(duì)施工人員進(jìn)行技能評(píng)估，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充培訓(xùn)，確保操作水平持續(xù)提升[5]。

4 公路工程軟基加固碎石樁施工技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性

4.1 碎石樁施工技術(shù)的成本分析

碎石樁施工技術(shù)在成本方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。首先，碎石樁作為一種基坑支護(hù)和軟基處理的有效手段，相對(duì)于傳統(tǒng)的基坑支護(hù)方法，其施工成本相對(duì)較低。采用碎石樁施工技術(shù)可以減少土方開(kāi)挖和搬運(yùn)的成本，因?yàn)樗槭瘶吨苯油ㄟ^(guò)振動(dòng)成孔的方式形成，減少對(duì)土方的依賴。此外，碎石樁施工過(guò)程中使用的主要材料為石料，這在很多地區(qū)是比較常見(jiàn)和廉價(jià)的材料，從而降低了施工成本。同時(shí)，碎石樁的施工速度相對(duì)較快，減少了人工和機(jī)械設(shè)備的使用時(shí)間，進(jìn)一步降低了總體成本。

4.2 碎石樁施工技術(shù)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)

從環(huán)境角度來(lái)看，碎石樁施工技術(shù)相對(duì)較為環(huán)保。首先，采用碎石樁可以減少對(duì)土壤的擾動(dòng)，因?yàn)樗峭ㄟ^(guò)振動(dòng)成孔形成的，相較于傳統(tǒng)的土方開(kāi)挖方式，減少了對(duì)土壤的破壞，有利于保護(hù)地下水資源和生態(tài)環(huán)境。此外，碎石樁的施工過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)相對(duì)較小，降低了對(duì)周邊居民和生態(tài)系統(tǒng)的干擾。采用合理的施工方法和措施，還可以進(jìn)一步降低施工對(duì)環(huán)境的影響，保護(hù)周邊的生態(tài)平衡。

4.3 碎石樁施工技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益分析

首先，碎石樁的使用壽命相對(duì)較長(zhǎng)，可以為工程提供長(zhǎng)期的穩(wěn)定支持，延長(zhǎng)工程的使用壽命，為投資方創(chuàng)造可觀的長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)效益。在社會(huì)效益方面，采用碎石樁技術(shù)能夠提高工程的安全性和穩(wěn)定性，減少施工過(guò)程中的事故風(fēng)險(xiǎn)，有助于維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定。此外，碎石樁的施工過(guò)程相對(duì)較為簡(jiǎn)潔，不會(huì)產(chǎn)生大量廢棄物，降低了對(duì)周邊社區(qū)的負(fù)面影響，提高了工程的社會(huì)可接受性。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，碎石樁施工技術(shù)作為公路工程軟基加固的一項(xiàng)重要技術(shù)手段，在提高軟基穩(wěn)定性、降低工程成本、減小環(huán)境影響等方面表現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)對(duì)該技術(shù)的深入研究，不僅更好地認(rèn)識(shí)了其原理和施工特點(diǎn)，也充分理解其在實(shí)際工程中的廣泛應(yīng)用前景。未來(lái)，在公路工程軟基加固中，應(yīng)當(dāng)注重碎石樁施工技術(shù)的不斷創(chuàng)新和優(yōu)化，結(jié)合先進(jìn)的技術(shù)手段和科學(xué)管理，更好地調(diào)控施工參數(shù)，提高施工人員的操作水平，以確保碎石樁技術(shù)在軟基加固中發(fā)揮最大的效益。