公路工程軟基加固碎石樁施工技術應用分析

鐘久紅

（贛州市公路發展中心瑞金分中心，江西贛州 342500）

0 引言

隨著城市化進程的不斷推進和基礎設施建設的不斷發展，公路工程軟基加固成為確保道路結構穩定性和延長使用壽命的關鍵環節，我國廣大地區存在復雜多變的地質環境，軟基沉降、差異沉降等問題日益凸顯，因此需要一種既能夠提高基礎土體的承載能力，又能夠降低工程成本和環境影響的軟基加固技術。在眾多軟基加固技術中，碎石樁施工技術因其高效、經濟、環保的特點而逐漸受到工程領域的廣泛關注和應用。

1 公路工程軟基加固施工的特點

第一，軟基加固施工的一大特點是工程現場的多樣性。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別。軟基存在土質疏松、沉降嚴重、地下水位較高等問題，因此在軟基加固的過程中需要根據實際情況采取不同的施工方案。例如，在土質疏松的區域，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，則需要先采取防水措施以確保軟基穩固。

第二，軟基加固施工的工程周期較長。與一般的路基施工相比，軟基加固需要更多的工序和時間。首先，需要進行詳細的軟基勘察，了解軟基的具體情況；其次，進行設計，制訂合理的加固方案；再次，施工準備，包括材料的準備、機械設備的調配等；最后，進行施工。由于軟基加固涉及土層深厚、地質情況復雜等因素，施工過程中往往需要反復調整和修改，因此整個工程周期相對較長。

第三，軟基加固施工涉及較高的技術要求。由于軟基的狀況復雜多變，施工過程需要較高的技術水平，工程師和技術人員需要具備深厚的地質和土木工程知識，能夠根據軟基的實際情況靈活應用各種加固技術。同時，施工過程中需要不斷監測軟基的變化，及時調整施工方案，確保加固效果達到預期[1]。

2 碎石樁施工技術的工藝流程

2.1 樁位測量放樣

在公路工程軟基加固中，樁位測量放樣的準確性直接影響到后續碎石樁的準確定位和施工質量。首先，施工人員會根據設計圖紙和勘測數據，在軟基加固區域選擇合適的樁位，考慮土層的承載能力、地質條件等因素，使碎石樁能夠有效增強軟基的承載能力。隨后，進行樁位測量，采用先進的測量儀器和技術手段，確保樁位的精準度和一致性。測量結果會用于后續的放樣工作。在放樣階段，施工人員會根據樁位測量的數據，在實地進行標志和定位，確保碎石樁準確地安置在預定位置。這一過程需要高度專業的技術水平和精密的儀器設備支持，以應對復雜多變的地質條件和工程要求[2]。

2.2 樁機就位

在進行樁機就位前，必須確保樁位的準確性，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。根據規范要求，樁管底板中心和樁位的誤差要嚴格限定在2cm 的范圍內，而樁孔垂直度偏差不應超過樁長的1.5%。樁位準確無誤，樁機即可就位，為后續的碎石樁施工提供堅實的基礎。樁機的準確定位是確保整個施工過程平穩進行的保障，同時也直接關系到最終軟基加固工程的質量。

2.3 振動成孔

振動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、穩定的孔洞，以便后續注漿和灌注工作。振動成孔過程中，樁機通過高頻次的振動作用，迅速穿透土層，形成適應碎石樁直徑的孔洞。其中關鍵在于控制振動成孔的速度和深度，保證每個孔洞在直徑和深度的一致性。此外，施工人員需注意監測振動成孔過程中的振動頻率和力度，避免對周圍環境和結構造成不必要的影響。在實際施工中，樁孔的直徑和間距通常根據設計要求進行調整，以滿足軟基加固的承載需求。振動成孔的過程同時需要考慮土層的特性，避免因振動而引起土體塌陷或不均勻沉降。通過科學合理的振動成孔工藝，可以確保形成的孔洞與碎石樁的尺寸要求相符，為后續施工提供良好的基礎[3]。

2.4 停振灌料

在進行停振灌料之前，必須嚴格控制石料的質量，確保其具有良好的級配，粒徑在規定的20～60mm范圍內，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需要特別關注的因素。在施工過程中，含泥量超過3%可能導致灌料的流動性下降，影響整體工程的施工效果。因此，在挑選和配制石料時，必須精確控制含泥量，保證灌料的均勻性和流動性。停振灌料的過程中，采用精確的灌注技術，確保石料在振動停止的瞬間迅速充實孔洞，填充軟基中的空隙。這一步驟的順利進行，不僅要求施工人員有高超的技術水平，同時也需要對石料的質量有著嚴格的控制。

2.5 反插補料

反插補料旨在確保樁管內的石料充分投放并形成穩固的基礎。首先，在振動拔管的同時進行補料，每次拔管的高度需要精確控制在0.5～1.0m 范圍內，然后反向插入0.3～0.5m，并持續振動5～10s 的時間。這一過程通過反插的方式將樁管內的石料充分投出，確保第一次投料時的成樁長度不超過樁管長度的1/2。為了更好地實現補料的均勻投放，操作人員在樁管被提出地面后，要停止振動并在孔口處進行投料，直至與地面齊平。通過多次反復操作，完成整個設計用料的投放過程。在反插補料的過程中，提升和反插的速度需保持均勻。拔管速度通常按照1.0m/min 的標準進行控制，當需要穿過淤泥夾層時，應適當減慢拔管的速度，并調整拔管的高度及反插深度[4]。

2.6 加壓成樁

加壓成樁旨在進一步增強樁體的穩定性和承載能力，該階段的核心步驟包括在樁體內施加持續的加壓力，使碎石樁充分融合、壓實，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、工程荷載以及設計規范的要求。此外，加壓成樁的施工過程中需要不斷監測樁體的沉降情況，確保樁體的沉降穩定在合理范圍內。在實際操作中，施工人員需要密切關注加壓成樁設備的工作狀態，確保加壓力和時間的準確控制，以達到最佳的加固效果。

3 公路工程軟基加固碎石樁施工技術的優化

3.1 施工工藝的精細化和自動化

精細化施工工藝強調對每個施工步驟的仔細規劃和執行，保證每個環節都按照設計要求進行。自動化則強調通過自動化設備和控制系統，減少人工干預，提高施工的效率和準確性。首先，通過引入先進的振動成孔設備，可以實現施工工藝的精細化。采用高頻次的振動和智能控制系統，使振動成孔過程中的振動頻率和力度恰到好處，避免對周圍環境和結構造成不必要的影響。此外，還要使用精密的測量儀器和先進的數據采集系統，實時監測樁位、振動成孔深度等關鍵參數，提高施工的準確性和一致性。其次，自動化可以通過智能化的停振灌料系統實現。采用自動化設備和控制系統，監測灌注過程中的石料流動情況，精確控制灌注速度和壓實度，保證灌注層的均勻性和致密性。同時，結合傳感器技術，實時監測灌注層的壓力和變形情況，及時調整施工參數，提高施工過程的智能化水平。

3.2 完善碎石樁施工技術的驗收

技術驗收應以設計要求和規范為基準，通過系統地檢測和評估確保施工過程的合規性和最終工程的可靠性。首先，要完善碎石樁施工過程的技術監測體系。通過在施工現場設置合適的監測點位，實時監測振動成孔、灌料、反插補料和加壓成樁等關鍵環節的參數，例如振動頻率、壓力、灌注速度等。這可以通過高精度的傳感器和數據采集系統來實現，確保施工過程的實時監控。其次，建立全面的質量檢測標準和程序，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指標，確保每個施工階段都符合設計要求。質量檢測應當涵蓋從材料的選取到施工的每一個細節，提高整個軟基加固工程的質量和可靠性。在技術驗收中，還可以采用先進的非破壞性檢測技術，例如超聲波檢測、地質雷達等，對碎石樁的成型質量進行全面評估，這可以提供更為精準和全面的數據，為技術驗收提供更可靠的依據。

3.3 完善孔隙壓力的觀測操作

孔隙壓力的觀測對于了解土體的變形、灌注過程的穩定性以及最終軟基加固效果的評估至關重要。首先，應該建立科學合理的孔隙壓力監測方案。在關鍵位置設置合適的孔隙壓力觀測點，并充分考慮軟土層的特性和工程設計要求，使觀測點的布設能夠全面反映施工區域的孔隙壓力狀態。觀測點的位置應覆蓋潛在沉降區域，進而全面了解軟土層的壓縮變形情況。其次，要選用靈敏度高、響應迅速的傳感器，對孔隙壓力變化進行高效監測。數據采集系統應能夠實時記錄并傳輸孔隙壓力數據，以便施工人員能夠及時獲得準確的信息，做出實時調整。在具體操作方面，可以采用逐層灌注的方式進行施工，每灌注一層就進行孔隙壓力觀測。通過比對觀測數據，及時調整灌注參數，確保軟土層的壓縮變形處于可控范圍。此外，建立灌注過程中的孔隙壓力監測報告，形成詳實的數據檔案，為后續的技術驗收和工程質量評估提供科學的依據。

3.4 提高施工人員的操作水平

操作水平的提高直接關系到施工質量和效率，因此，強調培養施工人員專業技能和實際操作經驗是優化施工技術的重要方向。首先，要加強培訓和教育。通過定期組織培訓課程，使施工人員熟練掌握碎石樁施工的理論知識、操作技能以及相關安全規范。培訓內容應該包括設備操作技術、工藝流程理解、應急處理等方面，以提升施工人員的專業素養。其次，建立實踐經驗積累機制。在實際施工過程中，鼓勵施工人員參與不同層次的施工任務，通過親身經歷解決問題，提高應對復雜狀況的能力。還要定期組織經驗分享會，讓施工人員彼此交流學習，從而共同提高整體操作水平。

在具體操作層面，可以引入模擬訓練系統，提供虛擬施工環境，讓施工人員在模擬場景中進行操作實踐，磨練技能，降低出錯風險。此外，建立技能考核制度，定期對施工人員進行技能評估，發現問題及時進行補充培訓，確保操作水平持續提升[5]。

4 公路工程軟基加固碎石樁施工技術應用的經濟性與環保性

4.1 碎石樁施工技術的成本分析

碎石樁施工技術在成本方面具有一定的優勢。首先，碎石樁作為一種基坑支護和軟基處理的有效手段，相對于傳統的基坑支護方法，其施工成本相對較低。采用碎石樁施工技術可以減少土方開挖和搬運的成本，因為碎石樁直接通過振動成孔的方式形成，減少對土方的依賴。此外，碎石樁施工過程中使用的主要材料為石料，這在很多地區是比較常見和廉價的材料，從而降低了施工成本。同時，碎石樁的施工速度相對較快，減少了人工和機械設備的使用時間，進一步降低了總體成本。

4.2 碎石樁施工技術的環境影響評價

從環境角度來看，碎石樁施工技術相對較為環保。首先，采用碎石樁可以減少對土壤的擾動，因為它是通過振動成孔形成的，相較于傳統的土方開挖方式，減少了對土壤的破壞，有利于保護地下水資源和生態環境。此外，碎石樁的施工過程中產生的噪聲和振動相對較小，降低了對周邊居民和生態系統的干擾。采用合理的施工方法和措施，還可以進一步降低施工對環境的影響，保護周邊的生態平衡。

4.3 碎石樁施工技術的經濟效益和社會效益分析

首先，碎石樁的使用壽命相對較長，可以為工程提供長期的穩定支持，延長工程的使用壽命，為投資方創造可觀的長期經濟效益。在社會效益方面，采用碎石樁技術能夠提高工程的安全性和穩定性，減少施工過程中的事故風險，有助于維護社會穩定。此外，碎石樁的施工過程相對較為簡潔，不會產生大量廢棄物，降低了對周邊社區的負面影響，提高了工程的社會可接受性。

5 結語

綜上所述，碎石樁施工技術作為公路工程軟基加固的一項重要技術手段，在提高軟基穩定性、降低工程成本、減小環境影響等方面表現出顯著的優勢。通過對該技術的深入研究，不僅更好地認識了其原理和施工特點，也充分理解其在實際工程中的廣泛應用前景。未來，在公路工程軟基加固中，應當注重碎石樁施工技術的不斷創新和優化，結合先進的技術手段和科學管理，更好地調控施工參數，提高施工人員的操作水平，以確保碎石樁技術在軟基加固中發揮最大的效益。