公路工程软基加固碎石桩施工技术应用分析

钟久红

（赣州市公路发展中心瑞金分中心，江西赣州 342500）

0 引言

随着城市化进程的不断推进和基础设施建设的不断发展，公路工程软基加固成为确保道路结构稳定性和延长使用寿命的关键环节，我国广大地区存在复杂多变的地质环境，软基沉降、差异沉降等问题日益凸显，因此需要一种既能够提高基础土体的承载能力，又能够降低工程成本和环境影响的软基加固技术。在众多软基加固技术中，碎石桩施工技术因其高效、经济、环保的特点而逐渐受到工程领域的广泛关注和应用。

1 公路工程软基加固施工的特点

第一，软基加固施工的一大特点是工程现场的多样性。公路工程往往分布在各种地形地貌之间，软基的状况也千差万别。软基存在土质疏松、沉降严重、地下水位较高等问题，因此在软基加固的过程中需要根据实际情况采取不同的施工方案。例如，在土质疏松的区域，需要采用加固桩、灌注桩等加固手段，而在地下水位较高的地区，则需要先采取防水措施以确保软基稳固。

第二，软基加固施工的工程周期较长。与一般的路基施工相比，软基加固需要更多的工序和时间。首先，需要进行详细的软基勘察，了解软基的具体情况；其次，进行设计，制订合理的加固方案；再次，施工准备，包括材料的准备、机械设备的调配等；最后，进行施工。由于软基加固涉及土层深厚、地质情况复杂等因素，施工过程中往往需要反复调整和修改，因此整个工程周期相对较长。

第三，软基加固施工涉及较高的技术要求。由于软基的状况复杂多变，施工过程需要较高的技术水平，工程师和技术人员需要具备深厚的地质和土木工程知识，能够根据软基的实际情况灵活应用各种加固技术。同时，施工过程中需要不断监测软基的变化，及时调整施工方案，确保加固效果达到预期[1]。

2 碎石桩施工技术的工艺流程

2.1 桩位测量放样

在公路工程软基加固中，桩位测量放样的准确性直接影响到后续碎石桩的准确定位和施工质量。首先，施工人员会根据设计图纸和勘测数据，在软基加固区域选择合适的桩位，考虑土层的承载能力、地质条件等因素，使碎石桩能够有效增强软基的承载能力。随后，进行桩位测量，采用先进的测量仪器和技术手段，确保桩位的精准度和一致性。测量结果会用于后续的放样工作。在放样阶段，施工人员会根据桩位测量的数据，在实地进行标志和定位，确保碎石桩准确地安置在预定位置。这一过程需要高度专业的技术水平和精密的仪器设备支持，以应对复杂多变的地质条件和工程要求[2]。

2.2 桩机就位

在进行桩机就位前，必须确保桩位的准确性，特别是桩管底板中心和桩位误差以及桩孔垂直度偏差的控制。根据规范要求，桩管底板中心和桩位的误差要严格限定在2cm 的范围内，而桩孔垂直度偏差不应超过桩长的1.5%。桩位准确无误，桩机即可就位，为后续的碎石桩施工提供坚实的基础。桩机的准确定位是确保整个施工过程平稳进行的保障，同时也直接关系到最终软基加固工程的质量。

2.3 振动成孔

振动成孔是碎石桩施工工艺流程中的重要步骤，其目的是在软基中形成均匀、稳定的孔洞，以便后续注浆和灌注工作。振动成孔过程中，桩机通过高频次的振动作用，迅速穿透土层，形成适应碎石桩直径的孔洞。其中关键在于控制振动成孔的速度和深度，保证每个孔洞在直径和深度的一致性。此外，施工人员需注意监测振动成孔过程中的振动频率和力度，避免对周围环境和结构造成不必要的影响。在实际施工中，桩孔的直径和间距通常根据设计要求进行调整，以满足软基加固的承载需求。振动成孔的过程同时需要考虑土层的特性，避免因振动而引起土体塌陷或不均匀沉降。通过科学合理的振动成孔工艺，可以确保形成的孔洞与碎石桩的尺寸要求相符，为后续施工提供良好的基础[3]。

2.4 停振灌料

在进行停振灌料之前，必须严格控制石料的质量，确保其具有良好的级配，粒径在规定的20～60mm范围内，这有助于形成均匀的灌料层，提高灌注效果。另外，石料中的含泥量也是一个需要特别关注的因素。在施工过程中，含泥量超过3%可能导致灌料的流动性下降，影响整体工程的施工效果。因此，在挑选和配制石料时，必须精确控制含泥量，保证灌料的均匀性和流动性。停振灌料的过程中，采用精确的灌注技术，确保石料在振动停止的瞬间迅速充实孔洞，填充软基中的空隙。这一步骤的顺利进行，不仅要求施工人员有高超的技术水平，同时也需要对石料的质量有着严格的控制。

2.5 反插补料

反插补料旨在确保桩管内的石料充分投放并形成稳固的基础。首先，在振动拔管的同时进行补料，每次拔管的高度需要精确控制在0.5～1.0m 范围内，然后反向插入0.3～0.5m，并持续振动5～10s 的时间。这一过程通过反插的方式将桩管内的石料充分投出，确保第一次投料时的成桩长度不超过桩管长度的1/2。为了更好地实现补料的均匀投放，操作人员在桩管被提出地面后，要停止振动并在孔口处进行投料，直至与地面齐平。通过多次反复操作，完成整个设计用料的投放过程。在反插补料的过程中，提升和反插的速度需保持均匀。拔管速度通常按照1.0m/min 的标准进行控制，当需要穿过淤泥夹层时，应适当减慢拔管的速度，并调整拔管的高度及反插深度[4]。

2.6 加压成桩

加压成桩旨在进一步增强桩体的稳定性和承载能力，该阶段的核心步骤包括在桩体内施加持续的加压力，使碎石桩充分融合、压实，从而提高其整体的抗压性和承载能力。一般而言，加压力的控制需要综合考虑软基的土层性质、工程荷载以及设计规范的要求。此外，加压成桩的施工过程中需要不断监测桩体的沉降情况，确保桩体的沉降稳定在合理范围内。在实际操作中，施工人员需要密切关注加压成桩设备的工作状态，确保加压力和时间的准确控制，以达到最佳的加固效果。

3 公路工程软基加固碎石桩施工技术的优化

3.1 施工工艺的精细化和自动化

精细化施工工艺强调对每个施工步骤的仔细规划和执行，保证每个环节都按照设计要求进行。自动化则强调通过自动化设备和控制系统，减少人工干预，提高施工的效率和准确性。首先，通过引入先进的振动成孔设备，可以实现施工工艺的精细化。采用高频次的振动和智能控制系统，使振动成孔过程中的振动频率和力度恰到好处，避免对周围环境和结构造成不必要的影响。此外，还要使用精密的测量仪器和先进的数据采集系统，实时监测桩位、振动成孔深度等关键参数，提高施工的准确性和一致性。其次，自动化可以通过智能化的停振灌料系统实现。采用自动化设备和控制系统，监测灌注过程中的石料流动情况，精确控制灌注速度和压实度，保证灌注层的均匀性和致密性。同时，结合传感器技术，实时监测灌注层的压力和变形情况，及时调整施工参数，提高施工过程的智能化水平。

3.2 完善碎石桩施工技术的验收

技术验收应以设计要求和规范为基准，通过系统地检测和评估确保施工过程的合规性和最终工程的可靠性。首先，要完善碎石桩施工过程的技术监测体系。通过在施工现场设置合适的监测点位，实时监测振动成孔、灌料、反插补料和加压成桩等关键环节的参数，例如振动频率、压力、灌注速度等。这可以通过高精度的传感器和数据采集系统来实现，确保施工过程的实时监控。其次，建立全面的质量检测标准和程序，包括桩孔直径、灌注层的致密性、加压成桩的承载力等方面的技术指标，确保每个施工阶段都符合设计要求。质量检测应当涵盖从材料的选取到施工的每一个细节，提高整个软基加固工程的质量和可靠性。在技术验收中，还可以采用先进的非破坏性检测技术，例如超声波检测、地质雷达等，对碎石桩的成型质量进行全面评估，这可以提供更为精准和全面的数据，为技术验收提供更可靠的依据。

3.3 完善孔隙压力的观测操作

孔隙压力的观测对于了解土体的变形、灌注过程的稳定性以及最终软基加固效果的评估至关重要。首先，应该建立科学合理的孔隙压力监测方案。在关键位置设置合适的孔隙压力观测点，并充分考虑软土层的特性和工程设计要求，使观测点的布设能够全面反映施工区域的孔隙压力状态。观测点的位置应覆盖潜在沉降区域，进而全面了解软土层的压缩变形情况。其次，要选用灵敏度高、响应迅速的传感器，对孔隙压力变化进行高效监测。数据采集系统应能够实时记录并传输孔隙压力数据，以便施工人员能够及时获得准确的信息，做出实时调整。在具体操作方面，可以采用逐层灌注的方式进行施工，每灌注一层就进行孔隙压力观测。通过比对观测数据，及时调整灌注参数，确保软土层的压缩变形处于可控范围。此外，建立灌注过程中的孔隙压力监测报告，形成详实的数据档案，为后续的技术验收和工程质量评估提供科学的依据。

3.4 提高施工人员的操作水平

操作水平的提高直接关系到施工质量和效率，因此，强调培养施工人员专业技能和实际操作经验是优化施工技术的重要方向。首先，要加强培训和教育。通过定期组织培训课程，使施工人员熟练掌握碎石桩施工的理论知识、操作技能以及相关安全规范。培训内容应该包括设备操作技术、工艺流程理解、应急处理等方面，以提升施工人员的专业素养。其次，建立实践经验积累机制。在实际施工过程中，鼓励施工人员参与不同层次的施工任务，通过亲身经历解决问题，提高应对复杂状况的能力。还要定期组织经验分享会，让施工人员彼此交流学习，从而共同提高整体操作水平。

在具体操作层面，可以引入模拟训练系统，提供虚拟施工环境，让施工人员在模拟场景中进行操作实践，磨练技能，降低出错风险。此外，建立技能考核制度，定期对施工人员进行技能评估，发现问题及时进行补充培训，确保操作水平持续提升[5]。

4 公路工程软基加固碎石桩施工技术应用的经济性与环保性

4.1 碎石桩施工技术的成本分析

碎石桩施工技术在成本方面具有一定的优势。首先，碎石桩作为一种基坑支护和软基处理的有效手段，相对于传统的基坑支护方法，其施工成本相对较低。采用碎石桩施工技术可以减少土方开挖和搬运的成本，因为碎石桩直接通过振动成孔的方式形成，减少对土方的依赖。此外，碎石桩施工过程中使用的主要材料为石料，这在很多地区是比较常见和廉价的材料，从而降低了施工成本。同时，碎石桩的施工速度相对较快，减少了人工和机械设备的使用时间，进一步降低了总体成本。

4.2 碎石桩施工技术的环境影响评价

从环境角度来看，碎石桩施工技术相对较为环保。首先，采用碎石桩可以减少对土壤的扰动，因为它是通过振动成孔形成的，相较于传统的土方开挖方式，减少了对土壤的破坏，有利于保护地下水资源和生态环境。此外，碎石桩的施工过程中产生的噪声和振动相对较小，降低了对周边居民和生态系统的干扰。采用合理的施工方法和措施，还可以进一步降低施工对环境的影响，保护周边的生态平衡。

4.3 碎石桩施工技术的经济效益和社会效益分析

首先，碎石桩的使用寿命相对较长，可以为工程提供长期的稳定支持，延长工程的使用寿命，为投资方创造可观的长期经济效益。在社会效益方面，采用碎石桩技术能够提高工程的安全性和稳定性，减少施工过程中的事故风险，有助于维护社会稳定。此外，碎石桩的施工过程相对较为简洁，不会产生大量废弃物，降低了对周边社区的负面影响，提高了工程的社会可接受性。

5 结语

综上所述，碎石桩施工技术作为公路工程软基加固的一项重要技术手段，在提高软基稳定性、降低工程成本、减小环境影响等方面表现出显著的优势。通过对该技术的深入研究，不仅更好地认识了其原理和施工特点，也充分理解其在实际工程中的广泛应用前景。未来，在公路工程软基加固中，应当注重碎石桩施工技术的不断创新和优化，结合先进的技术手段和科学管理，更好地调控施工参数，提高施工人员的操作水平，以确保碎石桩技术在软基加固中发挥最大的效益。