碎石注漿樁施工技術在高速公路工程施工中的應用

涂厚龍

（吉安市公路建設和養護中心永豐分中心，江西吉安 331500）

0 引言

高速公路工程建設質量關系著國家經濟發展和人民群眾的生活水平。我國地域廣闊，地質條件復雜多變，高速公路工程面臨著多層次、多方面的地質問題。

傳統的地基基礎施工技術在一些地質條件較為惡劣的區域表現出一定的局限性，如在軟弱土層、高地下水位等情況下，路基的承載能力和穩定性難以達到設計要求。因此，有必要對碎石注漿樁施工技術進行深入研究，以滿足高速公路工程對安全性、穩定性和可持續性的要求。

1 工程概況

某高速公路工程全長50km，設計速度為80km/h，雙向四車道，采用瀝青混凝土路面結構。經地質勘察發現，施工區域的地質條件復雜。上層土層為2.2m厚的亞砂土地層，下方是8.6m 厚的灰色淤泥質保護軟土層。其中，軟土路基面積比重較高，在很大程度上提高了工程的施工難度。在此情況下施工，工程將面臨路基不均勻變形風險，會嚴重影響高速公路承載能力。在綜合考慮地質情況、工程需求及施工難度后，施工單位選擇碎石注漿樁施工技術，以有效克服軟土路基帶來的挑戰，提高路基的穩定性和承載能力。

2 碎石注漿樁施工技術作用機理

碎石注漿樁施工技術是一種高效的地基處理方法，在高速公路工程中發揮著重要作用。碎石注漿樁施工技術作用機理主要如下：

第一，碎石注漿樁的作用機理體現在對鉆孔內漿液與砂卵石的固結方面。漿液與砂卵石充分固結，能夠形成堅實的樁體，有效提升地基承載力。此過程是成孔完成后的重要步驟，而后填入的碎石則發揮著擠壓樁周土體的作用，使土體顆粒重新分布與排列，通過減小孔隙提升密度，進一步增強地基承載能力。

第二，注漿時漿液持續滲入周圍土體，可發揮膠結作用。這一過程是通過漿液的滲透使周圍土體發生膠結，提高樁間土強度，使原狀地基土具有更高的承載力。碎石注漿樁成孔后，所注入的漿液能夠與樁底沉渣充分混合，消除沉渣可能造成的不利影響，這種膠結作用不僅能夠形成完整的碎石樁，還能夠與樁周土形成復合地基，共同承受上部荷載。

第三，由于樁體強度與模數均遠大于樁間土，因此當復合地基的頂部存在荷載時，樁身所受的荷載將大于樁間土，且樁體能將所受荷載傳遞至深層土體，進一步減小樁間土所受的荷載，這樣的置換作用不僅能提升復合地基的整體承載能力，還能避免地基大幅沉降。

3 碎石注漿樁施工技術應用

3.1 準備工作

為確保工程順利進行，提高施工效果，進行碎石注漿樁施工前，需做好各項準備工作。

首先，應進行測量和放樣工作，以確定樁位中心。清除施工區域地面上的雜物，測量和標定樁位中心。以樁位中心為圓心，樁身半徑加護臂厚度為鉆孔半徑，在地面上畫出鉆孔圓周并撒上石灰線。在此過程中，要求樁位偏差不超過設計要求的±20mm，以確保樁位的準確性和穩定性。

其次，為防止鉆孔過程中出現孔口坍塌現象，需要將鋼護筒埋設到孔口段處，鋼護筒埋設長度通常為1m，同時利用黏土填實護筒周圍，以防止孔口泥漿流失，保證鉆孔的穩定性和孔口的完整性，為后續的鉆孔工作創造良好的條件。

最后，在鉆機就位前，仔細調整鉆機位置，將位置偏差控制在10cm 之內，從而保證鉆機精確就位。鉆機達到指定位置后，必須采用方木對鉆機進行整平，以保證鉆機的穩定性，進而確保鉆孔的準確性。

3.2 鉆孔

在碎石注漿樁施工中，鉆孔為關鍵環節，涉及多個方面，從鉆機選擇、泥漿護壁到實際鉆進過程，每個步驟都會影響工程的整體施工效果。在該工程中，管理人員基于實際情況選擇了低噪聲、高效率的旋挖鉆機，其不僅具備出色的性能，且能在軟土地層全斷面取芯，通過筒式鉆具一次性取出土層填入筒內，從而保證施工效率，并確保成孔速度在10～15m/h 的合理范圍內。

為了防止孔壁坍塌，可通過注入泥漿的方式護壁，以確保施工過程的安全性和穩定性。對于不易保持穩定性的孔壁，可采用膨潤土添加適量堿的方式進行人工造漿護壁，其間需要保證泥漿供應充足，為后續施工創造有利條件[1]。

具體鉆進流程如下：

首先，在鉆孔施工過程中，普遍存在孔底殘留礫石或泥土的情況，因此需要有效處理孔底殘留物，且實際的鉆孔深度需要稍微超過設計深度，但不得超過20cm。根據該工程軟土層的實際情況，施工人員確定樁長度為27m，并采用泥漿護壁大泵量循環施工方式?？紤]到土質特點，在前2～3m 深度采用干鉆法，在鉆孔的同時注入泥漿，以起到護壁作用，確保施工的安全性和穩定性，同時充分考慮軟土層的實際情況，保證最終的工程質量符合預期標準。

其次，在鉆進過程中需要調慢轉速，維持在50～100r/min，并檢查泥漿比重，確保將相關參數控制在合理范圍內，進而保證鉆孔質量。

再次，鉆進過程中會產生一定量的泥質土和砂土，需及時進行清理，以確保施工順利進行。

最后，達到設計規定的鉆孔深度后，需提升鉆桿（上提0.3m），并使鉆桿處于回轉狀態，并保持這一狀態5～30min。之后采用沖孔技術清理孔底沉渣。

3.3 清孔

在碎石注漿樁施工中，清孔是保證施工質量和地基穩定性的重要環節。具體而言，進行碎石注漿樁施工時，清孔工作分為兩個階段。

第一次清孔在鉆機取出后，實際操作過程中，要求孔底沉渣厚度小于0.1m，同時進行泥漿比重檢測，確保其小于1.15，以保證第一次清孔的效果。

第二次清孔在投石施工環節進行，采用邊清孔邊投石的方式，第二次清孔的關鍵在于控制泥漿比重，確保其不得超過1.15。在整個清孔過程中，要始終保持對泥漿比重的監測并采取相應的措施，以防止泥漿比重超過規定范圍，在保證施工進度的同時，提高地基的穩定性和施工質量。

3.4 投放石料

在高速公路碎石注漿樁施工過程中，投放石料是關鍵步驟，其質量和效果直接影響樁體的穩定性和地基的承載力。因此，需要嚴格遵照施工規范開展該環節作業。

投放石料前，需要合理安排清孔過程，確保在第一次清孔后的30min 內完成石料投放工作，以保證石料投放效果。石料一般為直徑在15～40mm 之間的碎石，此規格的碎石能夠在投放過程中更好地填滿孔底，提高整個樁體的密實度。在投放石料時，可采用串筒方式，將清洗過的碎石通過串筒投放到孔內。串筒的作用在于避免石料投放過程對孔壁產生過大的擾動，確保碎石能夠垂直落入孔底[2]。

同時，需要在孔口設置長方形鋼板，在鋼板上鉆設圓孔，防止其他雜物落入鉆孔內，保證投放石料的準確性。

此外，為進一步提高碎石的密實度，施工中可采用注漿管注入清水的洗孔工藝，在投放石料的過程中不間斷注入清水，以控制出漿比不超過1.05，該步驟能夠有效清除孔內雜物和泥漿，確保碎石完全填充孔隙，提高注漿效果。

3.5 注漿

注漿是碎石注漿樁施工中的一道關鍵工藝，漿液能夠有效填充碎石之間的空隙，使碎石與漿液固結成樁，同時可確保漿液向孔壁周圍的土體滲入，起到加固作用，提高地基土的強度。

在注漿過程中需要合理確定注漿參數、控制注漿壓力，同時進行分段注漿、拔管等操作，以切實保證注漿效果。

首先，確定注漿參數是開展注漿工作的基礎。施工前必須進行充分的試驗研究，明確注漿壓力、注漿水灰比等關鍵參數，同時需確定孔底端注漿管的注漿量以及每提升1m 注漿管的注漿量。該工程選用水泥砂漿作為注漿材料，施工過程中需要將水泥與細砂的水灰比控制在0.5～0.6 之間，并適當加入粉煤灰，以提高水泥砂漿的流動性和易性。

其次，在注漿過程中，施工人員需精確操作，將兩根注漿管對稱放置于鉆孔內，并確保管口無雜物影響[3]。注漿管與孔壁之間應保持適當距離，確保出漿口高于孔底15～30cm。需要根據實際情況靈活調整注漿壓力，通常在0.3～0.7MPa。采用邊提升注漿管邊注漿的方法，以有效控制注漿量。注漿壓力升至1.5～2MPa 時啟動分段注漿。為提高水泥漿的流動性，可在漿液中添加適量減水劑，并精確控制砂、水、水泥、減水劑的配比，以確保注漿效果穩定、可靠。

最后，在拔管過程中需及時填充石料，有效控制拔管速度和漿液下沉參數等。注漿達到樁頂后，為防止漿液下沉，需進行漿液回注，并持續30s。樁身強度達到設計值的80%時進行樁帽鋼筋綁扎，并開始澆筑樁帽混凝土，從而完成整個注漿工作。注漿過程的具體操作需細致入微、精確控制參數，以保證碎石注漿樁施工整體質量。

4 碎石注漿樁施工技術應用注意事項

碎石注漿樁施工技術是一項先進、高效的基礎施工方法，從施工前期準備、施工工藝、質量控制等多個方面分析施工過程注意事項，以更好地發揮碎石注漿樁施工技術應用效果。

4.1 施工準備階段注意事項

在施工前期準備階段，施工方需充分了解地質情況，包括地層結構、土層性質、地下水位等，以便合理選擇碎石注漿樁規格和類型。針對地下水位較高的區域，可選用水泥防水碎石注漿樁，以防止漿液外滲，影響施工效果。同時，對施工現場進行詳細勘測，確保施工區域的平整度和穩定性，為后續施工工作奠定堅實基礎。

4.2 施工工藝方面注意事項

在施工工藝方面，施工人員需熟練掌握碎石注漿樁的施工步驟和要領。

首先，合理選擇注漿樁的位置，并進行現場標定，確保樁位布置符合設計要求。

其次，在鉆孔過程中，根據地質情況選擇合適的鉆孔方式，防止土體坍塌和樁孔變形[4]。

最后，鉆孔深度達到設計要求后，及時清理樁孔，確?？椎浊逦梢?，便于后續碎石注漿作業的開展。

進行碎石注漿作業時，需根據設計要求選擇適當的碎石顆粒和注漿材料，并確保漿液的配比符合標準。在漿液注入過程中，需要合理控制注漿壓力和流量，確保漿液充分填充樁孔，并在漿液固化后形成堅固的注漿樁體。

此外，為保證注漿樁的整體質量，施工過程中應定期進行質量檢測、調整施工參數，以達到設計要求的穩固性和承載能力。

4.3 施工安全方面注意事項

在現場施工安全方面，應加強對施工人員的培訓，確保其熟悉施工操作規程，并嚴格遵守安全操作規定。施工現場應設置明顯的安全警示標志，保障工作區域的安全通行。在注漿樁施工過程中，需要及時清理施工現場，防止碎石和漿液濺落到周圍，影響交通和環境衛生[5]。

4.4 施工后期注意事項

在碎石注漿樁施工后期，需要進行工程驗收和監測。進行工程驗收時，需要全面檢查注漿樁數量、位置、質量等，確保施工符合設計要求。

同時，對注漿樁的承載能力進行監測，以保證工程的長期穩定性和安全性。

5 結語

綜上所述，在高速公路工程施工中，有效應用碎石注漿樁施工技術，能夠進一步保證工程質量與安全性。為此，施工團隊需要從鉆孔、清孔、投放石料、注漿等環節入手，把好工程質量關，同時要關注技術應用注意事項，以更好地發揮技術應用效果。未來，相關人員需要繼續深化對該技術的研究，不斷提升施工水平，以更好地滿足社會對高速公路工程安全、高效、可持續發展等方面的要求。