高速公路沉管碎石桩施工技术探索高速公路沉管碎石桩施工技术探索摘要：为研究沉管碎石桩法施工技术，提高路基的稳定性和结构强度，结合实际工程，详细阐述了沉管碎石桩法的工程特性和材料选定原则，重点对沉管碎石桩法施工工艺进行研究。研究结果表明，采用沉管碎石桩技术可有效对软土路基进行加固处理，且施工工序简单，更具有环保效果。关键词：高速公路；软土路基；沉管碎石桩；质量检测高速公路施工过程中常遇软土路基问题，由于其淤泥层较厚，且含泥量较高，若不及时进行加固处理，路基易出现沉降变形，严重影响了路基结构的稳定性和强度。目前常用的软土路基加固处理技术主要有灰土挤密桩法、强夯法、沉管碎石桩法、水泥湿喷桩法等1，其中沉管碎石桩法有更好的环保性和经济性，因此在实际工程中应用广泛。本文围绕沉管碎石桩法施工技术的工程特性和施工工艺进行研究，并在具体工程中应用。1沉管碎石桩工程特性1.1沉管碎石桩加固作用碎石桩主要指的是针对软弱地基采用振动、冲击等方式首先成孔，再在孔内填筑一定粒径的碎石材料，结合大直径碎石构成一种密实桩体结构2。沉管碎石桩主要是基于振动挤密碎石桩体处理软土地基，将地基内的部分软土层挤出，采用刚度、硬度均较大的碎石桩体进行置换，实现加筋置换的目的，使碎石桩体与地基内部剩余软土共同构成复合地基，最终改善软土地基性能。沉管碎石桩在工程应用中主要的加固作用如下：（1）置换加筋碎石桩的强度以及压缩模量要高于桩间土，其两者共同作用下可形成一种复合地基结构，在复合地基结构中，碎石桩同时起到置换桩间土和桩柱的作用，另外碎石桩的抗剪强度要大于桩间土，因此复合地基的抗剪强度要高于天然地基。因此，在进行成孔作业时，应确保桩位周边土层的密实度，碎石桩挤压后再次增大周边土层的密实度，从而起到桩间土加固的效果。（2）排水固结软土地基施工中采用的碎石桩结构还具备一定的排水功能，加快地基固结的同时降低沉降效果。因此在选择碎石桩时应合理设计级配，确保在软土地基内的碎石桩能充分发挥排水效果，预防孔隙水渗透侵蚀。（3）垫层当软土地基层较厚时，土层难以彻底穿透，内部只有部分土层可实现复合土层转换，大部分土层仍为天然状态，此时复合土层可起到垫层的作用3。由于碎石桩的承重作用主要来自桩体周边土体的侧向压力，此时桩体利用侧向变形超周边土体施作应力，碎石桩和土体构成刚度较大的人工垫层结构，有效将应力进行扩散，进而提升复合地基承载能力。1.2沉管碎石桩使用条件及材料选取沉管碎石桩主要适用于杂填土、非饱和黏土、粉土、素填土以及松散砂土等，现阶段常将沉管碎石桩应用于填高低于5m的路基处理中，且要求路基土质状况相对良好。沉管碎石桩的主要施工原材料应遵循就地取材的原则，且粒料级配应满足一定要求。用于一般软土地基加固处理的沉管碎石桩粒料最大粒径需低于50mm，应用于抗剪强度不大于20kPa的软土路基其粒料最大粒径需低于100mm，同时要求粒径在50100mm的粒料含量应在55%左右，且各粒径粒料的含泥量设计需低于5%。2工程概况某高速公路建设项目全线长86.621km，双向四车道设计，主线路基宽度为23.5m，该高速公路于2020年年底开工建设。项目所处区域淤泥分布广泛，通过勘测得到该淤泥层厚度高达8m，且具有固结时间长、压缩性大、含水量高等问题，同时公路全线的软土地基需处理的距离共计15.325km。现阶段软土地基的处理方式主要有强夯法、灰土挤密桩法、沉管碎石桩法、高压旋喷桩等，由于沉管碎石桩法具有一定的环保性和经济性，施工单位经研究决定，采用沉管碎石桩进行软基处理。据统计，该公路全线共设计有135422根沉管碎石桩，全长1241254m，共分成80个段落进行施工，且各段落加起来共计5003m。3沉管碎石桩施工工艺3.1场地平整在进行正式的沉管碎石桩施工之前施工技术人员需及时整平处理施工场地，场地整平完全后于边缘位置加设一道排水明沟，结合现场实际情况按照分块分区的方式进行设沟处理，保证排水效果良好，并可有助于后续的桩机移位4。施工前预估出振密隆起或变形的具体数量，并确定出场地标高，确保场地整平处理完毕后其标高满足设计要求。3.2试桩沉管碎石桩正式施工前需进行必要的室内成桩挤密试验，根据设计图纸和施工方案来设计出试验桩的个数，选定试验区域展开试桩试验。试桩试验的主要目的为检测振动桩机的几项重点性能指标，结合试验确定出桩管的高度、间距、速度、贯入度、振密挤压遍数、留振时间、拔桩时间等施工参数，结合试验参数确定持力层的强度标准，预估出成桩施工过程中的可能性问题。试桩试验中桩长与直径需与工程实际保持一致，通过试桩试验结果来校核实际施工和设计方案，发现存在问题时及时对桩管间距、填料掺量进行整合，并按照新的参数指标重新开展试桩试验。3.3桩机就位、沉管先针对桩机就位处理，将桩位和桩尖保持平齐，闭合桩靴后使得桩管能垂直对位，及时对桩管对位情况进行复查，采用经纬仪或吊锤对桩管的垂直度进行检查，不得存在成孔过程中倾斜现象，全程控制桩管的垂直度误差不大于1%，同时根据地面高程的检测报告确定出成孔深度。利用沉管质量加上锤重进行2m深度的静压，再开启桩锤进行振动压实，将桩管快速锤至土层内设计深度处，实现桩管四侧土体被挤密压实。振动成孔时及时检测桩管垂直度，若发现倾斜可马上给予调整。桩管到达指定标高位置时将桩管于孔底位置反复拔压，将土体逐渐压至路基土处，预防产生缩颈的同时增大桩孔的直径，以增强管桩体的承载能力。3.4填料、振动、拔管待桩管振压至设计标高后及时停止开关，并将桩管内部填充石料，其石料的填充过程一般分为两步进行展开，第一步为停机后技术在桩管内填充石料，第二步为桩管拔出后利用吊斗再次填充石料。结合试桩试验来确定石料填充量，定期对石料填充量进行检查，不得出现漏填或多填问题，适当情况下可掺加适量水。拔管之前将桩管于原区域进行45s左右的留振，然后提升桩管高度，施工技术人员提前打开桩尖，待砂石全部渗透至孔内后，将桩管口全部掩埋，再降落桩管，利用这种连续挤压作用压实砂石。桩管提升作用应时刻控制拔管速度和填料量，以保证桩身质量，拔管速度控制良好时可确保桩身的连续性和密实性，而当拔管速度较快时容易导致断桩、缩颈等问题，而拔管速度偏慢则会消耗掉过多的砂石料，造成成本的浪费。桩管提升速度与反压处理应确保均匀性，反压次数根据试桩试验确定，并由深至浅进行。3.5排水据勘测得到该软土地基内的地下水较丰富，且分布广泛，由于沉管碎石桩施工时其数量较多，容易导致地下水涌出，影响其施工质量，因此施工技术人员需开挖一定深度的排水沟，将地下水顺利排出。3.6质量检测针对该高速公路项目软土路基采用沉管碎石桩进行处理，施工完毕后于试验路段处选取5个测点，并分别于7d和30d后检测沉管碎石桩的密实度，其密实度检测结果如表1所示。根据表中检测数据得到，30d后沉管碎石桩密实度均大于90%，沉管密实桩施工质量良好，实现了软土路基的加固处理。4结语在高速公路软土路基处理应用中，相较于其他技术，沉管碎石桩法具有更好的环保性和经济性，因此其应用较为广泛。本文围绕沉管碎石桩技术实际应用，详细阐述了沉管碎石桩法的工程特性，重点对沉管碎石桩法施工工艺进行研究，并对其施工质量进行现场检测。研究结果表明，采用沉管碎石桩技术可有效对软土路基进行加固处理，且施工工序简单，具有较高的可行性和实用性。参考文献：1马明生.振动沉管碎石桩在高速公路软基处理中的应用J.工程建设与设计，2016（4）：63-64，69.2刘倩.振动挤密沉管碎石桩在浅海高等级公路中的应用J.天津建设科技，2014，24（4）：72-73.3李守龙，邹桐，项存平.超长沉管碎石桩复合地基在鱼山大桥接线成陆工程中的应用J.水运工程，2021（5）：35-40.4孟令奇.沉管水泥粉煤灰碎石桩在浅海淤泥环境中出现的质量通病及控制措施J.工程技术研究，2019，4（24）：142-144.7