注漿碎石樁在上海公路軟基處理中的應用

楊媛媛

（上海公路投資建設發展有限公司，上海市 200335）

0 引言

注漿碎石樁是碎石樁與壓力注漿兩者融合在一起的新型軟基加固技術，屬非擠土剛性樁[1]。近年來在杭州、寧波等沿海高等級公路的軟基加固中得到了應用。同時該技術已成功用于沿海鐵路甬臺溫線和溫福線場地受限時或對擠土樁敏感的即有建筑的深厚層軟土地基加固中[2]。目前在上海應用很少。注漿碎石樁通過加固場地的樁位成孔、投碎石、通過預埋注漿管向碎石樁體及樁周土體進行注漿。在注漿過程中，漿液通過滲透、壓密、劈裂以及與周圍土體的相互作用，既提高了樁體自身強度，又改善了樁間土體的性能，使樁間土性能有較大程度的提高，由此形成注漿碎石樁、改性樁周土體及樁間土的復合地基。

1 工程概況

S26滬常高速公路工程位于上海市青浦區,主線采用高架方案，為節約土地資源，高架下方設地面道路系統。主線高速公路設計速度取100km/h，地面道路為二級公路，設計速度取60km/h。工程沿線淺部地層由上至下依次發育的土層為：①1填土、②1褐黃～灰黃色粉質粘土、②2蘭灰～灰色粉質粘土、③1灰色淤泥質粉質粘土、③t灰色砂質粉土、④1-1灰色粘土、④1-2灰色粉質粘土、④2暗綠～草黃色粉質粘土、④3灰黃～灰色砂質粉土、⑤3-1灰色粉質粘土、⑤3-2灰色粉質粘土夾粉土、⑤3-3灰色砂質粉土夾粉質粘土。

1.1 原設計情況

誼橋江地面橋位于工程5標范圍內，橋臺處地表清表后地基為2.0～3.0 m粘性土硬殼層，其下為8～12 m左右的粉質或淤泥質軟粘土，該層地基土為道路路基不良土層，是橋接坡地基產生橋后跳車的主要因素，因而需將此不良地質土進行處治。原設計采用水泥攪拌樁處理橋臺后30 m，樁徑70 cm，樁長17 m，正三角形布樁，樁間距1.8 m。該工藝要求先進行地面橋樁基施工后架設高架梁。

1.2 設計變更情況

由于工期調整，5標高速部分先行通車，高架橋先于地面橋樁基施工。5標箱梁施工完畢后，橋臺處凈空（12m）遠小于攪拌樁樁機高度（約22m），攪拌樁無法施工，見圖1。因此需對原設計方案進行調整。

圖1 施工現場示意圖

綜合技術經濟比較后，確定采用注漿碎石樁來代替原來的攪拌樁。注漿碎石樁具有以下優點：

（1）施工工藝靈活，樁架輕便較小、移位方便，對施工場地的要求較低，特別是在高架橋面已施工而使地面道路施工凈空受到限制的條件下，依然能夠施工作業。

（2）注漿碎石樁是剛性樁復合地基，可提供較好的地基承載力，對于橋后控制沉降效果較好。可在軟基中形成低標號的樁體完整、成型較好的素混凝土剛性樁，施工質量易于控制，可避免如水泥攪拌樁噴漿量不足，水泥土強度不夠，成樁性能不好的質量通病。

（3）使樁側及樁端阻力和土層的承載力及變形模量均有相當幅度的提高，具有較高的復合地基承載力和較強的控制變形能力。

（4）與其它非散體材料樁復合地基相比，具有樁間距大、直徑小、置換率較低的特點，可充分發揮樁周土的承載力。

2 注漿碎石樁設計

2.1 變更后的設計方案

注漿碎石樁樁徑60 cm，樁長17 m，狀體抗壓強度等級不小于C15，正方形布樁，樁間距2.0 m。

為了避免樁頂向上發生刺入破壞，樁頂設置樁帽以提高樁體荷載分擔比。樁帽厚20 cm，采用C20混凝土。

2.2 注漿碎石樁技術指標

（1）水泥宜采用42.5級普通硅酸鹽水泥，水泥砂漿的水灰比控制在0.5～0.6；

（2）樁徑集料采用不大于50mm的碎石或卵石，砂漿用砂粒徑小于0.5 mm，含泥量不大于5%；

（3）注漿的水泥砂漿強度不小于M20， 砂漿比重1.05左右，注漿壓力0.3～0.7 MPa；

（4）拔管速度0.5～0.3 m/min；

（5）成孔至投放碎石時間小于30 min。

2.3 注漿量計算

注漿前應對該樁的注入砂漿量進行計算，以便指導了解該樁的注漿情況，一般情況下單樁注漿量不得少于該樁體積的一半。為了保證注漿質量，根據工藝試驗結果，本工程中要求水泥注入量不少于65 kg/m為宜。

3 施工技術

3.1 工藝流程

測量放線及定樁位→護筒埋設→鉆機就位→鉆進成孔→清孔→下注漿管→碎石投放→安裝樁帽連接鋼筋→壓力注漿→拔管→樁帽施工。

3.2 操作方法

（1）定位放線：根據設計圖，確定樁位軸線和樁位點，用φ12鋼筋插在樁位中心點上，并撒上白灰做明顯標記。樁位偏差小于±20 mm。

（2）護筒埋設：防止成孔、投石過程中孔口發生坍塌，孔口段埋設鋼護筒，護筒長1 m。護筒周圍用粘土填實，防止注漿過程中漿液流失。

（3）成孔設備就位、成孔：成孔可以采用鉆機或樁機。設備進場后，按照裝配圖紙進行組裝。施工采用泥漿護壁正循環方法作業。

（4）一次清孔：鉆進至設計深度后清孔至沉渣小雨10 cm，再換稀泥漿，泥漿比重控制在1.15～1.25。

（5）下注漿管：成孔后，下注漿管，兩根直徑為1 in的注漿管，注漿管下至距孔底40 cm處，安裝時應對稱布置，以利于控制注漿質量。

（6）碎石投放：碎石通過串筒投放至孔內，投入量應大于計算樁孔體積，并填灌至孔口標高。

（7）安裝樁帽連接鋼筋：在投放碎石至設計樁帽鏈接筋底標高時，應先安放樁帽連接鋼筋，然后再繼續投放碎石。

（8）壓力注漿：注漿采用水泥砂漿，水泥采用425號普通硅酸鹽水泥，砂為細砂。水泥砂漿的水灰比控制在0.5～0.6，并適當使用堿水劑、粉煤灰等外加劑。采用邊拔邊注漿的方法，注漿壓力控制在0.3～0.7 MPa，不同的孔深采用不同的注漿壓力。

（9）拔管：拔管過程中要隨時在樁頂填充碎石，并在1～2 m范圍內補充注漿，直至孔口標高斷面上漿液充分外溢充盈后停止。注漿管拔出。

（10）樁帽施工：待樁身強度達到設計值的80%時，可幫扎樁帽鋼筋，澆筑樁帽混凝土。

4 質量檢測

（1）注漿碎石樁的質量檢驗標準應符合表1規定。

表1 注漿碎石樁的質量檢驗標準

（2）樁身質量檢測

a.樁體達到一定強度后，采用低應變檢測，抽檢數量不得少于總數3%。

b.樁身強度采用留樣做試塊試驗，C15樁身強度采用試塊強度控制，試塊數量每塊場地不少于3個。

（3）承載力檢測

采用單樁荷載承載板試驗對處理段橋頭加固樁進行檢測每個橋頭不得少于1根，28 d單樁極限承載力不小于400 kN，復合地基承載力不小于240 kPa。

（4）檢測結果

根據第三方檢測報告顯示，單樁承載力、復合地基的承載力及混凝土試塊強度均滿足設計要求，所檢測基樁均為I類樁。

5 結語

（1）注漿碎石樁是碎石樁和壓力注漿融合在一起的新型軟基加固技術，與目前常用的水泥攪拌樁處理效果相當或者更優。

（2）施工樁架輕便較小、移位方便，對施工場地的要求較低，特別是在高架橋面已施工而使地面道路施工凈空受到限制的條件下，依然能夠施工作業。

（3）注漿碎石樁在上海應用不多，采用該技術時，設計單位應提出明確的技術指標和設計要求，選擇具有經驗的施工單位實施，根據地層清孔進行必要的工藝試驗。

[1]《地基處理手冊》編委會.地基處理手冊[M].北京：中國建筑工業出版社,2008.

[2]葉春林.碎石注漿樁在深厚層軟基處理中的應用[J].巖土工程技術，2008，22（1）：42-46.