碎石桩技术在公路工程软基加固施工中的应用

王荣延 丁生

【摘要】随着公路工程建设规模的不断扩大，越来越多的公路工程呈现出地质复杂的特点，软土地基施工作为公路工程加固施工的重要内容，其施工是否符合施工规定，对工程建设质量具有至关重要的作用。本文主要对公路软基加固施工中的碎石桩的概况、施工流程进行了分析与探究。

【关键词】碎石桩技术；公路工程；软土地基；加固施工；施工流程；工程案例

一、碎石桩的概况

碎石桩的主要材料为碎石或卵石。其加固原理为在松软地基中通过振动、冲击或水冲等方法成孔后，可在土孔内挤压一定量的碎石，随后形成密实桩体，该桩体直径较大，主要构成材料为碎石。进而对软土地基的整体抗剪强度进行有效提升，并對地基沉降等情况进行缓解。在国外碎石桩、砂桩也被叫做散体桩、粗颗粒土桩。作为散体桩的重要类型，遵循制作方式进行划分，碎石桩可分为2类：湿法（振冲）碎石桩与干法碎石桩。振冲碎石桩的制作工艺以振动加水冲为主。干法碎石桩是指利用无水冲施工的方式。砂石桩的填充料一般包括：砾砂、粗砂、卵石等。本文以振冲碎石桩进行分析，以加固机理进行划分，一般情况下在砂土地基施工中选用振动密实施工方式，在粘性土地基内选用振冲置换方式。

振冲密实加固原理：松砂在振冲器强力振动的荷载影响下，将出现重新排列颗粒、缩小体积，形成密砂或产生饱和砂层液化等现象。同时因振冲器水平振动力的重复作用，在回填料添加过程中，可利用填料挤压密实砂层。

振冲置换加固原理：在高压水流冲击影响下，通过一个产生水平向振动的管状设备，同时进行振动及冲击作业，以此在粘性土地基成孔，随后分批将碎石等粗粒径硬质材料填筑到孔内，并进行多根桩体的制作，桩体与原有地基土则可形成复合地基。

二、公路工程软基加固施工中碎石桩技术的施工流程

作为一种新型施工方式，碎石桩施工技术在公路工程软基加固施工中得到了广泛地应用与推广。其优点为施工速度快、施工成本低等。作为公路工程软基施工的有效措施，施工单位必须在了解碎石桩施工原理的基础上，规范施工工艺，提高技术水平，才能提升公路工程建设的整体质量。

1、工程案例

某公路工程施工路段土质包括：粘质黄土、粉质粘土及细沙等，因其具有较高地下水位、较为松软的地基及饱和细砂地震液化层等现状，路基可选用填方形式，4米为其路堤高度，耕地为其地表，因承载力无法对路基需求进行有效满足，以此，路基加固时可选用碎石桩进行施工，以此提升其承载能力。

通过准确计算得出，60到80kpa为本工程天然地基承载力，1到1.5米为地下水位埋深。为此，可选用0.8米桩径的碎石桩进行施工，其相邻距离一般定为2米，根据等边三角形进行桩位设置，加固处理宽度为2侧路堤坡脚外3米的范围，碎石桩桩长向松软土地层到卵石土层顶面打入，并将一层0.3米厚度的碎石垫层铺设到碎石桩顶部。其施工流程如图1所示。

图1 振动碎石桩施工工艺流程图

2、施工流程

（1）施工场地清理平整。首先对施工场地表面杂物清理干净，如碎石等，随后做好场地平整工作，最后对平整场地后的标高进行准确测量，为桩底、桩顶标高有效控制提供便利。

（2）复测轴线应在桩基施工前进行，确保施工不会影响施工场地布控点，完成桩基施工后，必须及时复核桩位。在桩位定位时，可严格遵循施工网现状进行桩位控制线的确定，按照施工要求制作桩位图，并标注各个桩的编号，通过桩尺寸与轴线进行桩位确定。同时将样桩设置在施工现场，为确保桩位准确性提供便利。在设定桩位后可全面校核，防止误差的出现。在桩基施工中，根据设计规定有效控制桩基标高，并对桩端及桩顶标高进行及时记录。基于此，可在沉桩影响范围外布设施工水准点，一般水准点必须在2个以上。

（3）施工大面积作业面前，应做好成桩试验工作，以此得出试桩的各项参数，15到20分钟之间为各个桩的成桩时间，根据以下公式可对碎石投入量进行准确计算：

S=ApLK

其中， 填碎石量由S表示； 碎石桩的截面积由Ap表示； 碎石桩的桩长由L表示；K为碎石桩的充盈系数，K≥1.15。

（4）选取DZ40-60系列走管式振动沉桩机作为施工机械，将桩机移动就位后，应确保其垂直度符合施工确定，在人工配合作用下电动沉管机可对桩位进行准确确定，活瓣式桩尖人工闭合后可进行沉桩作业，向土层内振动下沉桩管到设计规定范围内。随后选用人工的方式，在装载机上进行上料作业，并将一定量的碎石料添加到桩管内部，避免“断桩、缩颈等现象的大量出现。

（5）振冲器与桩位对准，并将压力水泵开启，随后将振冲器启动。确保振动器正常运行后，可进行造孔作业。造孔中心和桩位中心偏差必须控制在100毫米以下，在土层内振冲器可缓慢下沉，并有效控制其速度。

（6）振冲器超过设计孔底高程一定距离后，如0.3到0.5米之间，可停止一定时间，随后向孔口位置提升振冲器，并进行1到2次反复作业，当孔口泥浆出现稀化现象时，即可进行清孔作业，为防止塌孔情况的大量发生，必须重视清孔次数，要求缓慢提升清孔状态下的机械设备。

（7）清孔后应控制孔底与振冲器之间的距离，一般设置为0.3到0.5米之间，通过装载机将碎石料连续填入孔内，利用振冲器的水平振动力振密孔内的石料，并向孔壁土内连续挤入填料，以此扩大桩径。为确保具有良好的振密作用，必须将制桩过程中的加密电流控制在100A。由孔底向上进行加密作业，不能出现漏振现象。如加密电流与留振时间符合施工规定后，可将振冲器再次提升0.3到0.5米的范围，并对以上填料加密流程进行重复，确保其加密程度与桩顶标高相一致。

（8）施工过程中应对碎石下料现象进行及时测量，一般选用的机械为测锤。遵循下料测量情况，当碎石料灌注情况与设计规定不符合时，必须及时进行反插作业，确保桩内具有密实的碎石情况，反插深度必须控制在桩管长度50%以下，必须确保匀速反插、拔管，要求各个桩反插次数在6次以上。

（9）上下运动桩管，不断提升碎石桩，桩尖提升到地面后，方可停止振动作业，以此成桩，并进行下根桩作业。随后挖除基底标高下的松散层，并进行碎石垫层填实、摊铺机压实。

三、结束语

综上所述，公路工程作为国民经济发展的重要组成部分，在交通建设、经济发展中起着关键性的作用。近年来，随着社会经济发展速度的不断提升对公路工程建设提出了新要求，碎石桩技术作为公路软土地基加固工程施工的重要方式，其施工效果是否良好直接影响着公路工程的整体质量，为此，施工单位必须重视碎石桩技术的应用，在规范施工工艺的同时，不断改进技术，提高公路建设的整体质量，推动交通经济的高速发展，为国民经济增长提供一份力量。

参考文献：

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