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摘 要：近年来，碎石注浆桩技术因其特有的优势被广泛应用于我国的现代化建设。作为一种新型的软土地基处理方法，它具有较为灵活的作业设备和较小的作业范围，并且具有非常理想的加固效果。这项技术在路基施工中的应用，能够有效防止桩侧泥皮，避免坑底沉渣，同时桩身的强度和加固深度具有很大范围的选择，在软土路基、旧路加宽等工程中得到了广泛的应用。本文详细分析了碎石注浆桩的施工工艺及施工质量控制，希望能够给今后的软土路基处理提供技术参考。
关键词：碎石注浆；软土路基；加固施工
碎石注浆桩是一种将注浆技术引进软基处理的新技术，属于一种刚性或半刚性的复合地基处理方法，其是利用钻机按照设计直径钻至设计深度成孔，并在孔内放入注浆管后在投放石料，投放过程中用注浆管放水清洗钻孔，待石料投放完毕后在孔内注浆与石料固结成桩，其浆液由下向上逆行。注入的水泥砂浆在压力作用下除了固结石料还向周围土体渗透加固桩端以及桩侧土体，从而改善桩间土的性质以提高承载力，待桩体达到一定强度后可凿去桩头松散石子，并在桩顶现浇钢筋混凝土盖板。
一、加固机理
1、桩体置换作用。成型的碎石注浆桩桩体的强度和模量较桩间土大，在荷载作用下其桩顶应力又较桩间土表面应力大，成桩将所承受的荷载向较深的土层内传递并减少了桩间土所应承担的荷载，因此可提高复合地基承载力并减小了变形，并且桩体的渗透系数大于桩间土的渗透系数，因此桩体的存在利于孔隙水压力消散，增长土体的有效应力，从而提高桩间土强度并提高地基承载力。
2、浆液扩散作用。注入桩内的浆液在压力作用下向桩周围土体渗透，在渗透过程中则改变了土体的组分，可将土体内空气、水等置换为水泥水化物，可从根本上解决水和空气的入侵，因此使凝固后的桩周土体密实度和有效应力大幅度提高，同时在浆液向桩侧渗透时使得桩身与桩周土体的胶结能力增强而提高了侧摩阻力。
二、设备材料要求
1、材料的选择要求。该技术主要采用砂子、碎石、水泥及外加剂等材料，在对碎石的选择上要选择清洁的碎石，粒径一般在15毫米到32毫米之间，砂子的细度模数在1.3-1.6之间，细砂与碎石的各项指标都要符合设计的要求。此外，在外加剂及水泥的选择上要根据工程的具体要求来选择其级别。
2、设备选择要求。碎石注浆桩工艺施工需要的设备主要有高压将设备和钻孔设备，对钻孔设备的要求是钻孔速度快、噪音小且具备安装向导，振动幅度也不能太大。高压注浆设备根据额定压力、泵速及流量等指标进行选择。只有在设备的选型及材料的选择上符合工程的设计要求，才能在软土地基处理中达到理想的效果。
三、碎石注浆桩施工工艺及要点
1、场地清理。在施工前应先将施工场地流塑状淤泥以及杂物等清除，并在表面铺设0.5m厚的碎石作为临时垫层，便于施工机械进场施工，但应控制垫层粒经以免无法成孔。
2、测量放样。依据设计资料确定桩体中心位置，并以中心为圆心以桩身半径加护壁厚度之和为半径画出钻孔的圆周，并在其上撒石灰线，应控制桩位偏差不超过±20mm。
3、护筒埋设。为避免桩体施工过程中发生孔口坍塌现象，应在孔口段埋设钢护筒，护筒长度一般为1m，埋设后周围应用黏土填实以防止孔口处泥浆及水泥浆的流失。
4、钻机就位。测量放样后可将钻机移至桩位，并用铅锤线法使钻机钻杆中心与桩位中心重合，控制其偏差在5cm范围内，之后方可调整钻机使钻杆垂直，控制其倾斜度小于1%。
5、钻进成孔。一般采用螺旋钻成孔，其是利用套在钻杆上的螺旋套筒的部分刃片旋转切削土层，将土层切入套筒内，待钻进一定深度后提出套筒将筒内泥土清除，之后重新放下套筒切土，反复施工。待前一节钻杆施工完毕后可接上第2节钻杆直至设计深度。初钻时应采用慢挡并保持钻杆垂直和稳固、位置正确，防止钻进过程中钻杆晃动导致孔径变大；钻进过程中应根据电流值变化情况及时调整钻进速度，并随时观察钻机机架是否发生偏斜，若发生偏斜应及时调整垂直以防钻孔偏斜；应及时清理孔口积土和地面散落土，当钻至土层分界部位尤其是相邻两层地质硬度相差较大时，为避免由于软下层的硬层有倾斜角度导致钻头可能会沿硬层的倾斜面歪向一侧，因此该阶段应放慢钻进速度。
6、清孔。清孔可分为一次清孔和二次清孔。一次清孔是钻进至设计深度后，钻具原位回转、正循环冲孔排渣，清孔至沉渣厚度小于10cm后则换稀泥浆，一般泥浆比重控制在1.15-1.25范围内，当泥浆比重达到要求后则可提钻终孔并移开钻机，之后则可用测绳测量孔深、用检孔器测量孔径；二次清孔则是在投石过程中边投石边清孔，该种情况下孔内泥浆比重控制在1.05左右。
7、注浆管安放。注浆管一般采用镀锌钢管，其接头用丝扣连接以防漏浆，一般将注浆管下至离孔底15-30cm范围内，并在安装过程中对称布置以利于保证灌浆质量，安装完成应对管口实施临时封堵以防杂物入内，在以后施工中也应保护注浆管以免泥浆或杂物入内。
8、投石。所用碎石粒经一般在20-40mm范围内，在投放前应将其清洗干净，在投放过程中为减少碎石冲刷孔壁应在孔口加碎石导向管或通过串筒将碎石投入孔内，碎石投加量应大于计算桩孔体积，最终应填灌至孔口标高。
9、洗孔。在碎石投加过程中及碎石填满以后应用注浆泵将清水通过注浆管不间断注入孔内，到注入一段时间后检测出泥浆比重，当其比重小于1.08时方可停止向孔内注水而结束清洗。
10、注漿。其是利用砂浆泵将拌和好的水泥砂浆通过注浆管从孔底逐渐上升并渗入碎石孔隙内，其砂浆为普通硅酸盐水泥与粒经不超过0.5mm砂的拌和物。注浆一般采取分段注浆或分段提升注浆管的方式注浆。注浆过程中由于注浆管在压力作用下发生振动导致桩顶部分碎石出现一定量的沉落，因此应在注浆过程中及时向桩顶补充碎石；注浆过程中为防止泥浆在重力作用下向土体大量扩散而减小用浆量，应逐步向上拔管，并应控制拔管速度与注浆速度相匹配， 当孔口冒出砂浆后则应用插入式振捣器插入桩体1.5m左右进行振捣以保证桩顶砂浆填充密实，若注浆后桩顶浆液下沉则应进行回灌作业；施工中若出现穿孔现象则会导致砂浆大量流失，此时可采取跳孔施工或间歇施工等措施来补救；若地层内有夹层导致砂浆流失则可在注浆前注入一定量的水玻璃，待注入的水泥砂浆在短时间内凝固以免大量流失。
11、拔管。注浆完成后则可进行拔管，拔管过程中应碎石在桩顶填充碎石，并在孔深1.2m范围内补充注浆直至孔口标高断面上浆液充分外溢充盈后方可停止。
12、桩帽浇筑。桩身养护一定时间后按照规定进行强度检测，当其强度达到设计值的80%后，方可清理桩顶及附近杂物，之后根据设计桩顶标高将多余部分混凝土凿除，将桩顶土层整平夯实后即可进行立模、绑扎钢筋并浇筑桩顶混凝土。
13、季节施工。在雨季施工应做好现场排水工作，确保道路畅通，并在孔口周围设挡水措施以免雨水流入孔内，并应对现场供电线路等进行全面检查以免发生触电事故；在冬季进行桩帽混凝土浇筑时应采取措施保证其入模温度不低于5℃，并应对浇筑后的混凝土采取防冻保温工作，当环境温度超过30℃应在混凝土内掺加缓凝剂。
四、结束语
综上所述，在新建高速公路等深厚层软土地基作业中，碎石注浆桩软土地基处理技术已经得到广泛应用，施工后的成桩经开挖观测总结其桩身质量好、连续完整、强度较高等特点，同时根据现场的底层条件，对施工工序中的有关参数进行适当调整，从而使桩身质量得到保证，使施工成本大幅减少，有效提升经济和社会效益。
参考文献
[1窦立斌；常希忠；张红霞；公路软土地基路堤中碎石桩的施工工艺[J]；今日科苑. 2010.
[2]李树兵；公路工程碎石注浆桩施工技术[J]；交通世界；2011.
关键词：碎石注浆；软土路基；加固施工
碎石注浆桩是一种将注浆技术引进软基处理的新技术，属于一种刚性或半刚性的复合地基处理方法，其是利用钻机按照设计直径钻至设计深度成孔，并在孔内放入注浆管后在投放石料，投放过程中用注浆管放水清洗钻孔，待石料投放完毕后在孔内注浆与石料固结成桩，其浆液由下向上逆行。注入的水泥砂浆在压力作用下除了固结石料还向周围土体渗透加固桩端以及桩侧土体，从而改善桩间土的性质以提高承载力，待桩体达到一定强度后可凿去桩头松散石子，并在桩顶现浇钢筋混凝土盖板。
一、加固机理
1、桩体置换作用。成型的碎石注浆桩桩体的强度和模量较桩间土大，在荷载作用下其桩顶应力又较桩间土表面应力大，成桩将所承受的荷载向较深的土层内传递并减少了桩间土所应承担的荷载，因此可提高复合地基承载力并减小了变形，并且桩体的渗透系数大于桩间土的渗透系数，因此桩体的存在利于孔隙水压力消散，增长土体的有效应力，从而提高桩间土强度并提高地基承载力。
2、浆液扩散作用。注入桩内的浆液在压力作用下向桩周围土体渗透，在渗透过程中则改变了土体的组分，可将土体内空气、水等置换为水泥水化物，可从根本上解决水和空气的入侵，因此使凝固后的桩周土体密实度和有效应力大幅度提高，同时在浆液向桩侧渗透时使得桩身与桩周土体的胶结能力增强而提高了侧摩阻力。
二、设备材料要求
1、材料的选择要求。该技术主要采用砂子、碎石、水泥及外加剂等材料，在对碎石的选择上要选择清洁的碎石，粒径一般在15毫米到32毫米之间，砂子的细度模数在1.3-1.6之间，细砂与碎石的各项指标都要符合设计的要求。此外，在外加剂及水泥的选择上要根据工程的具体要求来选择其级别。
2、设备选择要求。碎石注浆桩工艺施工需要的设备主要有高压将设备和钻孔设备，对钻孔设备的要求是钻孔速度快、噪音小且具备安装向导，振动幅度也不能太大。高压注浆设备根据额定压力、泵速及流量等指标进行选择。只有在设备的选型及材料的选择上符合工程的设计要求，才能在软土地基处理中达到理想的效果。
三、碎石注浆桩施工工艺及要点
1、场地清理。在施工前应先将施工场地流塑状淤泥以及杂物等清除，并在表面铺设0.5m厚的碎石作为临时垫层，便于施工机械进场施工，但应控制垫层粒经以免无法成孔。
2、测量放样。依据设计资料确定桩体中心位置，并以中心为圆心以桩身半径加护壁厚度之和为半径画出钻孔的圆周，并在其上撒石灰线，应控制桩位偏差不超过±20mm。
3、护筒埋设。为避免桩体施工过程中发生孔口坍塌现象，应在孔口段埋设钢护筒，护筒长度一般为1m，埋设后周围应用黏土填实以防止孔口处泥浆及水泥浆的流失。
4、钻机就位。测量放样后可将钻机移至桩位，并用铅锤线法使钻机钻杆中心与桩位中心重合，控制其偏差在5cm范围内，之后方可调整钻机使钻杆垂直，控制其倾斜度小于1%。
5、钻进成孔。一般采用螺旋钻成孔，其是利用套在钻杆上的螺旋套筒的部分刃片旋转切削土层，将土层切入套筒内，待钻进一定深度后提出套筒将筒内泥土清除，之后重新放下套筒切土，反复施工。待前一节钻杆施工完毕后可接上第2节钻杆直至设计深度。初钻时应采用慢挡并保持钻杆垂直和稳固、位置正确，防止钻进过程中钻杆晃动导致孔径变大；钻进过程中应根据电流值变化情况及时调整钻进速度，并随时观察钻机机架是否发生偏斜，若发生偏斜应及时调整垂直以防钻孔偏斜；应及时清理孔口积土和地面散落土，当钻至土层分界部位尤其是相邻两层地质硬度相差较大时，为避免由于软下层的硬层有倾斜角度导致钻头可能会沿硬层的倾斜面歪向一侧，因此该阶段应放慢钻进速度。
6、清孔。清孔可分为一次清孔和二次清孔。一次清孔是钻进至设计深度后，钻具原位回转、正循环冲孔排渣，清孔至沉渣厚度小于10cm后则换稀泥浆，一般泥浆比重控制在1.15-1.25范围内，当泥浆比重达到要求后则可提钻终孔并移开钻机，之后则可用测绳测量孔深、用检孔器测量孔径；二次清孔则是在投石过程中边投石边清孔，该种情况下孔内泥浆比重控制在1.05左右。
7、注浆管安放。注浆管一般采用镀锌钢管，其接头用丝扣连接以防漏浆，一般将注浆管下至离孔底15-30cm范围内，并在安装过程中对称布置以利于保证灌浆质量，安装完成应对管口实施临时封堵以防杂物入内，在以后施工中也应保护注浆管以免泥浆或杂物入内。
8、投石。所用碎石粒经一般在20-40mm范围内，在投放前应将其清洗干净，在投放过程中为减少碎石冲刷孔壁应在孔口加碎石导向管或通过串筒将碎石投入孔内，碎石投加量应大于计算桩孔体积，最终应填灌至孔口标高。
9、洗孔。在碎石投加过程中及碎石填满以后应用注浆泵将清水通过注浆管不间断注入孔内，到注入一段时间后检测出泥浆比重，当其比重小于1.08时方可停止向孔内注水而结束清洗。
10、注漿。其是利用砂浆泵将拌和好的水泥砂浆通过注浆管从孔底逐渐上升并渗入碎石孔隙内，其砂浆为普通硅酸盐水泥与粒经不超过0.5mm砂的拌和物。注浆一般采取分段注浆或分段提升注浆管的方式注浆。注浆过程中由于注浆管在压力作用下发生振动导致桩顶部分碎石出现一定量的沉落，因此应在注浆过程中及时向桩顶补充碎石；注浆过程中为防止泥浆在重力作用下向土体大量扩散而减小用浆量，应逐步向上拔管，并应控制拔管速度与注浆速度相匹配， 当孔口冒出砂浆后则应用插入式振捣器插入桩体1.5m左右进行振捣以保证桩顶砂浆填充密实，若注浆后桩顶浆液下沉则应进行回灌作业；施工中若出现穿孔现象则会导致砂浆大量流失，此时可采取跳孔施工或间歇施工等措施来补救；若地层内有夹层导致砂浆流失则可在注浆前注入一定量的水玻璃，待注入的水泥砂浆在短时间内凝固以免大量流失。
11、拔管。注浆完成后则可进行拔管，拔管过程中应碎石在桩顶填充碎石，并在孔深1.2m范围内补充注浆直至孔口标高断面上浆液充分外溢充盈后方可停止。
12、桩帽浇筑。桩身养护一定时间后按照规定进行强度检测，当其强度达到设计值的80%后，方可清理桩顶及附近杂物，之后根据设计桩顶标高将多余部分混凝土凿除，将桩顶土层整平夯实后即可进行立模、绑扎钢筋并浇筑桩顶混凝土。
13、季节施工。在雨季施工应做好现场排水工作，确保道路畅通，并在孔口周围设挡水措施以免雨水流入孔内，并应对现场供电线路等进行全面检查以免发生触电事故；在冬季进行桩帽混凝土浇筑时应采取措施保证其入模温度不低于5℃，并应对浇筑后的混凝土采取防冻保温工作，当环境温度超过30℃应在混凝土内掺加缓凝剂。
四、结束语
综上所述，在新建高速公路等深厚层软土地基作业中，碎石注浆桩软土地基处理技术已经得到广泛应用，施工后的成桩经开挖观测总结其桩身质量好、连续完整、强度较高等特点，同时根据现场的底层条件，对施工工序中的有关参数进行适当调整，从而使桩身质量得到保证，使施工成本大幅减少，有效提升经济和社会效益。
参考文献
[1窦立斌；常希忠；张红霞；公路软土地基路堤中碎石桩的施工工艺[J]；今日科苑. 2010.
[2]李树兵；公路工程碎石注浆桩施工技术[J]；交通世界；2011.