公路工程軟基加固碎石樁施工技術的應用分析

謝用

（安徽鴻道公路工程有限公司，安徽 池州 247100）

0 引言

在公路工程建設過程中，不可避免地會遇到特殊土質，如軟土土質。在遇到軟土地基的情況下，要想使公路工程按照既定計劃推進，確保公路施工過程的安全性和公路工程的施工質量，就需要采取針對性的處理措施對軟土地基進行加固處理，以提升地基的承載力。其中，碎石樁施工技術能有效解決軟土地基施工過程中的地基沉降問題，因此推動碎石樁施工技術的全面應用很有意義。

1 公路軟基加固施工特點分析

軟基加固施工很容易受到外部環境因素的影響，只有充分把握公路軟基加固施工的整體特征，才能有的放矢地完善軟基加固施工水平，提升公路工程建設質量。

1.1 公路軟基加固施工周期性長

軟基加固施工是公路工程建設中重要的組成部分，這一部分的施工流程較為繁復，工程量較大，因此所需耗費的工期較長。軟基加固施工屬于戶外作業，因此施工時間越長，遭遇極端天氣的概率就越大。因此，軟基加固施工的這一特征會影響到后期公路建設的順利推進。此外，公路軟基施工周期越長，所需耗費的施工成本就越高，因此盡可能縮減公路軟基加固施工周期，是施工人員在明確這一階段施工特點背景下應當關注的重點。

1.2 公路軟基加固施工流動性大

公路軟基加固施工的場所并不固定，具有極強的流動性。因此在具體的施工過程中，監管人員難以完成監督職責，難以對參與公路軟基加固施工的技術人員進行必要的監管。而公路軟基加固施工的流動性，也會在一定程度上影響到施工人員的積極性和主動性。在缺乏監管的前提下，施工人員的工作狀態又不理想，那么公路軟基加固施工質量必定會受到影響。因此，公路軟基加固施工流動性過大這一特征，需要引起施工人員的重視。

2 碎石樁技術的加固原理分析

所謂的碎石樁技術，指的是通過沖擊或震動等方式，在松軟的地基中開出孔隙，隨即將碎石填入孔隙中，讓地基內部形成由碎石構成的密實樁體的技術。施工人員需要借此降低地基投入使用后出現沉降現象的概率。該技術的順利使用也能夠提升地基的抗剪強度，使公路工程建設質量更為理想[1]。

2.1 黏土類地基的加固原理分析

在黏土類地基中使用碎石樁技術，能夠使碎石樁本身的強度改變原有地基性能，讓地基中多余的水分得以排出。碎石樁技術在黏土類地基中的使用，主要是通過置換原理達到效果的。具體來說，碎石樁會在黏性土中形成較大直徑的樁體，黏性土通過與碎石樁之間的復合黏連，最終形成復合地基。相比較原有的黏性土地基來說，復合地基的上部荷載力得到了提升，整體穩定性也變得更為優良。這一過程中產生的大部分應力都集中在碎石樁處，黏性土的應力較小，因此在地基投入使用后，出現固結沉降現象的概率較低。研究人員在對比原有黏性地基和經過碎石樁處理后的黏性地基出現沉降現象概率的數據時發現，經過碎石樁處理后的黏性地基，出現沉降現象的概率要減少20%～30%左右。碎石樁在黏性地基中的處理和應用，能夠使黏性地基內部形成既定的排水通道，這能從側面加快地基的固結速率，使黏土類地基使用質量得到進一步提升[2]。

2.2 砂土類地基的加固原理分析

砂土類地基結構較為疏松，顆粒性較強，因此內部孔隙較大。針對這類地基，施工人員需要使用擠密類加固原理，完成碎石樁技術的應用。在擠密過程中，原有的土粒會產生位移，不同顆粒間的空隙將不斷縮小，隨著內部壓力的逐漸增大，土質會變得更為密實。在碎石樁技術使用階段，施工人員需要額外關注成樁過程的施工效果，通過在砂層中插入樁套管，使樁套管四周的砂土由于發生位移而變得更為緊密。隨著碎石樁技術的逐步應用，砂土類地基內部的顆粒孔隙將縮小至臨界狀態，地基的強度和承載力都將獲得大幅度提升。擠密類加固原理的應用能夠從側面降低地基沉降概率，使地基的質地變得更為均勻[3]。

3 碎石樁技術的施工策略分析

碎石樁施工技術的應用是有固定路徑的。具體步驟流程如圖1 所示。

圖1 碎石樁施工具體步驟流程圖

3.1 樁位測量放樣

在碎石樁技術使用之前，施工人員要先到施工現場放線定位。在這一過程中，技術人員需要確定地中的控制點和軸線，在確定后還需要反復核驗。這一工序完成后，施工人員需要使用專業儀器設備進行裝備測量放樣，并完成樁尖的埋設工作。需注意的是，埋設工作需要控制精度。大部分情況下，精度誤差都需要在2cm 的范圍內。在順利埋設樁尖后，施工人員需要在24h 之內完成打樁工作。在打樁工作進行過程中，很容易出現位置偏差，因此施工人員需要隨時復核樁位，降低由于擠壓而出現偏差問題的概率[4]。

3.2 樁機就位工序

碎石樁技術是否能順利使用，與樁機是否順利就位有密切的關聯。如果樁機機架的擺位脫離了水平線，或機架不夠穩固，那么打樁過程就很容易出現質量問題。當然，除了要考慮機架的位置外，施工人員還需要盡可能地讓沉管保持垂直和對中。在這一過程中，施工人員可使用吊錘檢測方式進行垂直度的檢測。通常情況下，樁位與裝管底板中心的位置誤差都不得超過2cm，樁孔的垂直度偏差也不能太大，因此在打樁的過程中，施工人員需要隨時完成樁孔垂直度檢查工作，不得讓樁孔的垂直度偏差超出樁長的1.5%，否則后續的打樁工作就無法順利推進[5]。

3.3 振動成孔工序

確保樁機精準就位后，施工人員需要對正樁位，利用沉管的自身重量進行靜壓。但需要注意的是，靜壓的長度不可超過2m。在靜壓工序完成后，施工人員需要收緊鋼絲繩，借此完成振動下沉工序任務，收緊鋼絲繩能夠起到提升沉管速度的效果。在這一過程中，工作人員需要做到每下沉0.5～1m 的長度就完成5～10s 的振動，直到下沉深度達到設計的要求。由于在這一過程中需要隨時控制下沉長度和振動秒數，因此需要耗費施工人員大量的精力和時間。但在信息智能技術滲透和應用的背景下，使用碎石樁技術的施工人員可使用自動生成的智能化程序替代人力，完成長度控制和振動秒數的控制工作，這能夠使振動成孔工序質量得到大幅度的提升[6]。

3.4 停振灌料工序

在振動停止后，施工人員便需要開始進行灌料。需注意的是，該過程使用的石料級配應當達到核定標準，粒徑最小不得小于20mm，最大不得超過60mm。除此之外，在灌料之前施工人員還需注意石料的含泥量。含泥量如果超過3%，那么就意味著石料已經被污染，此時的石料是不能直接使用的，需要施工人員通過專業的沖洗工具洗凈石料內的泥沙，使石料的含泥量下降到3%以內，且在石料使用之前，工作人員還應當對石料的質量進行反復查驗，如果石料已經出現風化現象，那么就不宜在碎石樁施工過程中進行使用。

在振動成孔工序循序推進，沉管下降到既定高度后，施工人員應當立即進行石料的補充和投放，爭取讓樁孔能夠第一時間被填滿。在這一過程中，施工人員還需要及時清理孔口和管壁處附著的泥土，如果泥土混入石料中，則會使得石料被污染。在灌料的過程中，石料的灌注量一般要達到0.2m2/延米以上，小于這一數值，則意味著石料的灌入量不夠充足。在后期的填料過程中，施工人員應盡可能地用掉灌料前準備的所有石料，這是保障碎石樁施工技術達到理想狀態的重要前提。

3.5 反插補料工序

灌滿石料后，施工人員需要立即在振動的過程中進行拔管。這一過程中需注意控制拔管高度，如果拔管高度不在合理范圍內，那么反插補料工序就無法順利推進。如無異常情況，拔管高度需要大于0.5m，小于1m。拔管后反向插入深度應當控制在0.3～0.5m左右。在這一過程中，持續振動時間不得少于5s，也不得多于10s。在反插過程中，施工人員需及時填補石料，填補次數不得少于兩次。第一次投料填補的時間節點，應當是成樁長度不超過樁管長度1/2 左右的時間。在樁管提出地面后，雖可停止振動，卻仍然需要繼續在孔口處投料，直至原先準備的設計用料全部使用完畢。需注意的是，整個反插補料過程中反插的速度和提升的速度應當保持平衡。在拔管過程中，拔管的速度應控制在1m/min 左右。如果沉管需要從淤泥夾層當中穿過，那么施工人員需要適當地放緩拔管時間，降低拔管高度，控制反插的深度。

4 碎石樁技術的施工優化分析

4.1 完善碎石樁技術的驗收方法

在軟基加固施工完成后，工作人員需要對碎石樁技術使用的每一流程進行記錄，研究不同流程的關鍵數據信息，進行碎石樁技術使用過程的二次審查。如果碎石樁技術使用過程中出現了紕漏，那么施工人員則需要在第一時間制定補救方案，這能夠讓軟基加固施工技術的使用達到理想狀態。在技術驗收的過程中，施工人員需要審查黏土性碎石樁的結構，通過初探法或單樁荷載試驗法的應用，勘測碎石樁技術使用后的地基質量。在驗收過程中，施工人員需要錘擊地基，如果錘擊次數大于5，地基的沉降數據小于60mm，則意味著碎石樁技術的使用獲得成功。如果錘擊次數大于5，地基沉降數據大于60mm，就意味著碎石樁施工并未達到既定目標。在以往的施工過程中，錘擊地基試驗的執行度不高，許多施工人員會忽略這一驗收環節。要想提升碎石樁技術的使用質量，就需要將錘擊地基試驗納入常規驗收流程中。

4.2 全面提高工作人員操作水平

碎石樁技術的使用質量會直接影響到軟基加固施工效果，因此參與這一工作流程的技術人員，需要不斷提升個人的操作水平和操作能力，認真學習國外碎石樁技術使用過程中的先進經驗，并在信息技術不斷完善與滲透的現代社會，合理購入現代化智能操作設備，完成碎石樁技術的使用。由于碎石樁施工過程中的振動成孔和停振灌料工序需使用精細化的操作手法完成，因此以智能技術代替人力進行關鍵數據信息的把控，能夠讓碎石樁施工操作質量變得更為理想，降低這一過程中出現失誤的概率。這就意味著參與碎石樁施工流程的操作人員，需要具備使用信息技術完成各項操作流程的能力，爭取完成有精細化操作要求的振動成孔和停振灌料工序的任務。只有如此，才能使軟基加固施工質量達到既定目標。

4.3 全面完善孔隙壓力的觀測操作

在碎石樁施工技術使用過程中，施工人員需要對孔隙的水壓力和土壓力進行及時的觀測與記錄。在水壓力觀測過程中，施工人員可使用一孔多只的孔壓劑埋設法，通過在砂墊層底部埋設觀測儀器的方式，進行壓力數據統計。埋設間距應當控制在2m 左右，在鉆孔埋設的過程中，需要進行數據的記錄工作。每埋設一個孔壓計，工作人員都需要通過接收儀器測定孔壓計是否能正常運作。在土壓力觀測的過程中，施工人員也依然需要使用專業儀器埋設法。但在埋設過程中，需要盡可能地保持挖坑的水平性，只有如此才能夠讓土壓力計埋設后的位置變得更為穩固。在埋設工作完成后，施工人員還需要使用細砂填補土壓力計周圍的空隙，填補范圍大約在20cm。與孔壓力計埋設相類似，施工人員需要使用專業的接收儀器，檢查土壓力計是否能夠正常運作。如果壓力計的使用出現了問題，那么工作人員需要及時進行問題分析。在土壓力計埋設后，工作人員不能在第一時間完成土方的填筑工作，需等待土壓力計讀數穩定后再進行埋設。

5 結語

總而言之，在軟土地質的公路工程建設中，使用加固碎石樁施工技術來改變原有的地基性能是很有必要的，只有如此才能夠確保公路施工建設質量達到既定標準，確保公路施工建設的過程中不會發生地基沉降問題，否則公路施工的最終效果很可能出現偏差，最終影響到公路的使用性能，影響到交通參與者的人身安全。