公路工程碎石注浆桩的施工工艺分析

摘 要: 在邻近既有结构物或施工空间受限等困难条件下, 采用碎石注浆桩加固软土地基较预应力管桩具有更好的适应性。结合小桥涵过渡段碎石注浆桩的施工实践, 介绍了材料及主要机具设备的选择, 分析和总结了工程碎石注浆桩的施工技术及质量控制要点。

关键词: 碎石注浆桩；公路工程；施工工艺

中图分类号：U416.214文献标识码： A 文章编号：

软土地基加固多采用预应力管桩, 管桩施工一般采用柴油锤击下沉法。该法虽具有施工速度快、质量可靠、单桩承载力高等特点,但由于管桩施工机械设备比较笨重, 施工中柴油锤连续冲击打入时产生的振动波影响范围大, 管桩打入地下后挤土效应明显, 对周边建筑物结构安全会造成较大影响; 并且施工期间噪音高、油污和油烟的排放易污染环境；此外, 预应力管桩较其它地基加固方法的工程成本明显高, 从而导致管桩锤击法的应用受到一定限制。碎石注浆桩是一种置换桩, 它通过取土设备成孔, 安装注浆管后沉入碎石, 注水清孔, 然后采用高压注入水泥砂浆成桩,对施工条件的要求较少。本文结合碎石注浆桩的施工实践,介绍碎石注浆桩主要施工技术及质量控制要点。

一、工程概况

某车站起讫里程为2550 m。路基正线地基采PC-A500( 100) B型预应力管桩加固, 管桩正方形布置, 路肩范围内桩间距2.0m, 边坡范围内2.5 m。管桩外径500mm, 桩长36 m, 混凝土强度等级C60; 框架桥( 涵) 基础采用PHC550-B 型或PHC400-B 型管桩加固。由于车站靠近既有道路、结构物, 对施工振动、噪音限制要求较高; 以及受地形和空间限制, 大型施工设备无法进入或移动困难。经与设计单位研究, 采用碎石注浆桩代替预应力管桩加固地基。但保持原设计的桩径、桩长、桩间距及桩布置范围与形式不变。

二、碎石注浆桩主要施工技术

1 材料及主要机具设备

1. 1 材料要求

碎石注浆桩所用原材料有: 碎石, 洁净碎石, 粒径在16~到31.5 mm 之间, 其有关指标应符合客运专线验标要求；砂子,洁净细砂, 细度模数在1.3到1.6之间, 含泥量等指标必须符合客运专线验标要求；水泥,采用袋装P.O32.5 级水泥；外加剂, 减水剂采用袋装KDNOF-2 型缓凝高效减水剂,粉剂,掺量1.0%。

1. 2 主要机械设备

(1) 钻孔设备: 采用TH-55 型简易钻机, 它具有安装导向、钻进速度快、噪音低、无振动等优点。该钻机由旋转系统、提升系统和机架三大部分组成。

(2) 高压注浆设备: SGB6-10 型灌浆泵对大浓度、高压灌浆作业有较强的适应能力, 广泛用于各行业基础处理工程。该泵为三缸单作用柱塞式定量泵, 泵的排量是恒定的, 灌浆压力通过灌浆系统压力调节阀调整, 并用安全阀限压。

2 碎石注浆桩施工

碎石注浆桩施工工艺流程见图1。

2. 1 主要施工技术

(1) 测量放样: 根据设计图纸放出桩位中心, 偏差不得大于5 cm。

(2) 钻机就位: 钻机移至桩位, 并用铅垂线法使钻杆中心与桩位中心重合, 偏差小于2 cm, 并保持钻机钻杆铅垂。

(3) 钻孔: 采用TH-55 型钻机, 利用套在钻杆上螺旋套筒的刃片旋转切削土层,并使土层切入套筒内,待钻入一定深度后提出套筒, 清除筒内泥土, 再放下套筒, 如此反复进行。一节钻杆钻完后, 可接上第二节钻杆,直到钻至设计要求的深度。钻孔期间采用泥浆护壁支护。终孔后钻具在原位慢速回转,掏渣,沉渣厚度要求不大于10cm, 经验收合格后方可终孔。钻进过程中注意初钻时应选择慢速档,钻杆应保持垂直稳固、位置正确, 防止钻杆晃动而引起扩大孔径，钻进速度应根据电流值变化,及时进行调整，钻进过程中,应及时清理孔口积土和地面散落土,一旦发现塌孔应立即停止钻进, 查明塌孔部位后及时向孔内回填粘土至塌孔段1.5m 以上,分段捣实后, 重新钻进。

(4) 放置注浆管: 注浆管采用长度3到 6m 的镀锌铁管, 节头采用丝扣连接, 管底与孔底距离保持在15到30 cm。放置注浆管后, 应再次测量孔内沉渣厚度, 确保沉渣厚度符合设计要求。

(5) 投放石料及安放钢筋笼:将洁净的碎石用翻斗车装载,倒入孔内,当填至到离孔口1. 45 m时, 安放并固定已经制作好的钢筋笼, 然后继续填石, 直至填满至孔口为止。

(6) 洗孔:碎石填满以后,利用注浆泵将清水通过注浆管注入孔内,一定时间后,检测泥浆比重,当泥浆比重小于1.08 g/mm3 时,方可停止注入清水,洗孔结束。

( 7) 注浆: 洗孔结束后, 开始注浆。砂浆配合比为M25, 采用连续注浆; 在注浆泵的压力作用下, 水泥砂浆随注浆管不断提升从孔底逐渐渗入到孔内碎石孔隙中。由于注浆过程中会引起振动, 桩内碎石有一定的沉落量, 故在压浆过程中应逐步补入部分碎石到桩顶。当砂浆在孔口充分溢出后, 停止注浆,此时保留3到6 m 注浆管在孔内30到60 min 后,砂浆有所回落, 此时再注入一定量砂浆, 直至水泥砂浆再次溢出孔口,此为二次补浆。最后用插入式振捣器插入桩体1.5 m 左右进行振捣, 使桩顶砂浆充填密实后, 拔出保留的注浆管, 注浆结束。碎石注浆桩成桩施工示意图如图2。

每施工3到6 根桩做一组砂浆及注浆混凝土试块, 检测其强度并作评定。混凝土试块通过模拟注浆工艺制作, 先在试模内挤密碎石, 然后灌浆, 用橡皮锤在试模外敲打密实。

(8) 注浆质量保证措施: 为了解成孔情况和指导注浆时上拔注浆管长度与注浆量的相对关系,在投骨料时可以根据投骨料的方量,测量骨料上升高度,每投1 m3骨料测一次孔深。即每5 m左右测一次孔深, 据此推算每5m 段的充盈系数。根据充盈系数,推算每10m的注浆量以指导拔管。安装注浆管前应清除管内杂物,以防堵塞,注浆管底必须下到孔底15到30 cm 处。注浆前应对注浆泵、灰浆搅拌和注浆管线进行检查, 使其处于完好状态。为了保证水泥砂浆的质量,必须采取计量投料,以保证浆液水灰比的准确性,严禁使用过期或受潮的水泥。注浆需连续进行, 如因故中断应立即处理, 尽快恢复注浆, 保证注浆连续以确保桩的质量。注浆管上拔控制:为确保注浆管不拔出注浆液面, 根据投料理论推算的注浆量,注浆上升30m 后, 拔管10 m,保证拔管后注浆管埋深仍保持20 m左右。À如出现穿孔导致砂浆大量流失,可采用跳孔注浆施工或间歇注浆施工等措施来保证。

3 结束语

实践证明:采用碎石注浆桩加固地基,工艺简单易行,施工质量容易得到保证, 试验检测桩身完整性和单桩设计承载力完全可以满足设计要求。同时, 采用该法施工, 还具有以下特点:碎石注浆桩采用置换原理对软土地基加固,可有效减少对既有结构物主体的振动和挤土效应,确保既有结构物的安全；碎石注浆桩施工设备体积较小、重量轻、搬迁方便, 施工占地少, 对净空要求不高, 可以很好地适应各种困难施工环境；碎石注浆桩施工中会产生一定数量的泥浆,必须做好泥浆的排放工作, 有效减少对环境的污染。综上所述, 碎石注浆桩作为一种质量容易保证、对施工条件要求不高的软土地基加固方法, 必将在公路建设中得到更大的应用。

参考文献

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