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摘要：碎石注浆桩是20世纪90年代以来，综合砂石桩、高压注浆两项技术逐渐发展起来的一种新地基处理方法。由于它具有施工设备简单、施工时具有占地面积小、设备移位灵活方便、转速快、桩同心度好，桩位偏差小等优点，在当前铁路的建设中得到广泛的应用。
以中铁四局南京铁路枢纽土建工程NJ-3标项目经理部五工区区间路基为工程实例，具体研究碎石注浆桩的工艺原理、施工工艺、检测方法、质量标准、施工中应注意的事项以及适用条件。本课题成果应用于京沪高速铁路软土路基加固工程实践中，取得了明显的效果。
关键词：碎石注浆桩软土地基加固施工
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1概述
新建铁路南京枢纽相关工程NJ-3标五工区路基设计为京沪高速铁路双线无砟轨道及沪汉蓉通道铁路双线有砟轨道四线并行路基，其中京沪高速铁路里程为DK1012+385.34～DK1013A+063.55，全长1113.716m，设计时速350Km/h；沪汉蓉通道里程HDK1213+135.74～HDK1214+262.84，全长1127.1m，设计时速250Km/h，并行段路基采取统一标准进行施工控制，其中路基工后沉降控制值为：区间正线△S≤15mm，路桥交界处的差异沉降△S≤5mm。本区段地层中的软土主要为淤泥质粉质粘土，流塑，天然强度随深度变化不明显，且大量分布建筑垃圾或硬塑粘土夹层。正线软基设计采用CFG桩＋二层土工格栅＋0.6m碎石垫层（0.4m碎石+0.2m中粗砂）复合地基处理。
本区段路基DK1012+385.34～DK1012+480(HDK1213+135.74～HDK1213+
237.33)及DK1013+390.97（HDK1214+125）附近各有2条架空高度在16～20m的220kV高压线上跨，导致本区域内CFG桩施工净空不足而无法进行施工，因而必须进行软基加固处理方案的调整，其中确定选择了碎石注浆桩加固深层软基作为主要措施。
2技术原理
注浆桩主要是一种由碎石和水泥砂浆胶结而成的小型钻孔灌注桩，因此，从成桩工艺看，碎石注浆桩属于钻孔灌注桩，从桩的材料看，又属于胶结体桩。其基本原理是利用小型钻机按设计直径，钻进至设计深度成孔，然后先将注浆管放至孔底，再投放碎石料。在投放碎石料的过程中，利用注浆管放水清洗孔壁。碎石料投放完成后进行注浆，浆液一般由下向上逆行，当浆液灌注至地面以后便固结成桩。浆液除在钻孔中渗透固结碎石成桩外，也向周围土体渗透。使桩体与土体间形成一个土和砂浆结合的过渡带，增加了桩与周围土体的摩擦力，所以注浆桩从受力特性看又属于摩擦桩。
3施工工艺
碎石注浆桩的施工过程主要分为：钻孔、清孔、投石以及注浆四部分。
（一）钻孔。主要采用GPS10型或与此相类似的工程钻机，钻头为鱼尾钻头或三翼钻头均可。采用泥浆护壁大泵量正循环方法作业。为了保证钻孔垂直，应随时测量，确保垂直度偏差小于1％。钻进过程中应不断检查泥浆比重，砂土应保持在1．17～1．25之间，淤泥质土应保持在1．20～1．25之间。孔深不得小于设计孔深。为了防止出现塌孔现象，孔顶应用钢筒加以保护。
（二）清孔分一次清孔和二次清孔。一次清孔应在钻孔完成后进行，当钻孔至设计深度后，钻具原位回转。正循环冲孔排渣。清孔至沉渣厚度小于10 cm。此时孔内的泥浆比重应控制在1．15左右，当泥浆比重达到要求后，提钻移机，并用测绳测量孔深，检孔器测量孔径。二次清孔是在投石时进行，一边投石一边清洗，此时孔内的泥浆比重应控制在1．05左右。
（三）投石。清孔之后应及时投放碎石，投石之前应将注浆管放至孔底，投放时为减少碎石冲刷孔壁，应在孔顶部加一碎石导向管。碎石的直径在20mm～40 mm之间为宜，直到投石达到孔口标高为止。
（四）注浆。主要是利用砂浆泵将水泥砂浆通过注浆管压入孔内。砂浆泵可以用SGB-10型或与此相类似的砂浆泵，注浆管为普通钢管即可。砂浆材料主要为普通硅酸盐水泥，砂的粒径不大于0．5 mm，根据设计强度要求配比进行配置砂浆。当注浆达到一定量后，为防止泥浆在重力作用下向土体大量扩散，减小用浆量，应逐渐向上拔管，拔管速度应根据注浆量进行控制为主，每次拔管的间距为0．5 m，并不间断注浆。至孔口翻浆比重达到注入砂浆比重95％时，可一次拔管。为确保注浆质量。在注浆的过程中由于注浆管的振动造成孔口石料下沉，故注浆过程中应不断补料。注浆后桩顶浆液会下沉，故应进行回灌作业。
4碎石注浆桩技术特点
（一）施工机具轻便，便于快速施工，施工场地要求低；
（二）施工噪音小，对施工周围居民影响小；
（三）通过浆液的渗透，加强桩与桩周土体的摩擦力，有利于提高桩的承载力；
（四）施工工艺操作简单，便于施工质量的控制。
5桩身质量的检测
根据国家规范，桩身完整性检测的方法有以下四种：低应变动测法、高应变动力试验、钻孔取芯、声波透射法。对碎石注浆桩，目前常用的检测方法是：无损低应变动测法和钻孔取芯法。
6施工注意事項
（一）对施工区域地下障碍物提前进行针对性的探明并开挖处理，以确保施工效率。
（二）注浆管安装前应清除管内杂物，以防堵塞，安装到位后，注浆管底口距孔底为15～30 cm 。
（三）成孔后进行检孔并及时投放碎石，防止缩孔，对投料必须做好施工记录，并分析成孔情况。
（四）注浆必须连续进行，如因故中断应立即处理，尽快恢复注浆，以保证注浆质量以及桩体的施工连续性。
（五）注浆时要做好注浆压力、注浆量、注浆时间以及其他异常情况的记录工作，发现问题及时分析处理 ： ①注浆过程中，如水泥砂浆注入率较低，可适当增大注浆压力。②注浆过程中，如水泥砂浆注入率很大，而注浆压力不高，则应降低浆液水灰比。③施工中如出现穿孔导致砂浆大量流失，可采用跳孔施工或间歇施工等措施来保证。
（六）注浆时应控制好注浆量和注浆压力，并认真做好屏浆工作,避免回浆。
7施工质量标准
8结 语
京沪高速铁路南京铁路枢纽NJ-3标五工区φ50cm碎石注浆桩共计23725m（2459根），在本工程中作为软基加固处理，效果良好。通过全面跟踪注浆桩施工全过程，包括设备人员进场、施工准备工作、钻进成孔、压力注浆、盖板浇筑、试验检测等，使现场管理人员掌握了注浆桩的施工工艺、方法，特别是对施工中容易发生的质量问题和如何避免质量事故有了更深的认识，在今后的施工中可以减少或避免质量事故发生。
另外，通过对注浆桩地基加固施工技术的研究，我们积累了软基处理的施工经验，得到了注浆桩地基加固的经验数据。编写了关于注浆桩地基加固施工工法，在今后的高速铁路施工当中可以得到应用和推广。
参考文献：
[1] 陈洪军，修莉. 碎石注浆桩加固软土地基施工技术与经济分析[J]. 铁路工程造价管理, 2008,(05)
[2] 王延长，焦少鹏，周祖干. 碎石注浆桩在客运专线铁路深厚层软基加固中的应用[J]. 桥梁建设, 2007,(S2)
[3] 曾长贤. 碎石注浆桩在沿海铁路软基加固中的应用[J]. 高速铁路技术, 2010,(02)
以中铁四局南京铁路枢纽土建工程NJ-3标项目经理部五工区区间路基为工程实例，具体研究碎石注浆桩的工艺原理、施工工艺、检测方法、质量标准、施工中应注意的事项以及适用条件。本课题成果应用于京沪高速铁路软土路基加固工程实践中，取得了明显的效果。
关键词：碎石注浆桩软土地基加固施工
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1概述
新建铁路南京枢纽相关工程NJ-3标五工区路基设计为京沪高速铁路双线无砟轨道及沪汉蓉通道铁路双线有砟轨道四线并行路基，其中京沪高速铁路里程为DK1012+385.34～DK1013A+063.55，全长1113.716m，设计时速350Km/h；沪汉蓉通道里程HDK1213+135.74～HDK1214+262.84，全长1127.1m，设计时速250Km/h，并行段路基采取统一标准进行施工控制，其中路基工后沉降控制值为：区间正线△S≤15mm，路桥交界处的差异沉降△S≤5mm。本区段地层中的软土主要为淤泥质粉质粘土，流塑，天然强度随深度变化不明显，且大量分布建筑垃圾或硬塑粘土夹层。正线软基设计采用CFG桩＋二层土工格栅＋0.6m碎石垫层（0.4m碎石+0.2m中粗砂）复合地基处理。
本区段路基DK1012+385.34～DK1012+480(HDK1213+135.74～HDK1213+
237.33)及DK1013+390.97（HDK1214+125）附近各有2条架空高度在16～20m的220kV高压线上跨，导致本区域内CFG桩施工净空不足而无法进行施工，因而必须进行软基加固处理方案的调整，其中确定选择了碎石注浆桩加固深层软基作为主要措施。
2技术原理
注浆桩主要是一种由碎石和水泥砂浆胶结而成的小型钻孔灌注桩，因此，从成桩工艺看，碎石注浆桩属于钻孔灌注桩，从桩的材料看，又属于胶结体桩。其基本原理是利用小型钻机按设计直径，钻进至设计深度成孔，然后先将注浆管放至孔底，再投放碎石料。在投放碎石料的过程中，利用注浆管放水清洗孔壁。碎石料投放完成后进行注浆，浆液一般由下向上逆行，当浆液灌注至地面以后便固结成桩。浆液除在钻孔中渗透固结碎石成桩外，也向周围土体渗透。使桩体与土体间形成一个土和砂浆结合的过渡带，增加了桩与周围土体的摩擦力，所以注浆桩从受力特性看又属于摩擦桩。
3施工工艺
碎石注浆桩的施工过程主要分为：钻孔、清孔、投石以及注浆四部分。
（一）钻孔。主要采用GPS10型或与此相类似的工程钻机，钻头为鱼尾钻头或三翼钻头均可。采用泥浆护壁大泵量正循环方法作业。为了保证钻孔垂直，应随时测量，确保垂直度偏差小于1％。钻进过程中应不断检查泥浆比重，砂土应保持在1．17～1．25之间，淤泥质土应保持在1．20～1．25之间。孔深不得小于设计孔深。为了防止出现塌孔现象，孔顶应用钢筒加以保护。
（二）清孔分一次清孔和二次清孔。一次清孔应在钻孔完成后进行，当钻孔至设计深度后，钻具原位回转。正循环冲孔排渣。清孔至沉渣厚度小于10 cm。此时孔内的泥浆比重应控制在1．15左右，当泥浆比重达到要求后，提钻移机，并用测绳测量孔深，检孔器测量孔径。二次清孔是在投石时进行，一边投石一边清洗，此时孔内的泥浆比重应控制在1．05左右。
（三）投石。清孔之后应及时投放碎石，投石之前应将注浆管放至孔底，投放时为减少碎石冲刷孔壁，应在孔顶部加一碎石导向管。碎石的直径在20mm～40 mm之间为宜，直到投石达到孔口标高为止。
（四）注浆。主要是利用砂浆泵将水泥砂浆通过注浆管压入孔内。砂浆泵可以用SGB-10型或与此相类似的砂浆泵，注浆管为普通钢管即可。砂浆材料主要为普通硅酸盐水泥，砂的粒径不大于0．5 mm，根据设计强度要求配比进行配置砂浆。当注浆达到一定量后，为防止泥浆在重力作用下向土体大量扩散，减小用浆量，应逐渐向上拔管，拔管速度应根据注浆量进行控制为主，每次拔管的间距为0．5 m，并不间断注浆。至孔口翻浆比重达到注入砂浆比重95％时，可一次拔管。为确保注浆质量。在注浆的过程中由于注浆管的振动造成孔口石料下沉，故注浆过程中应不断补料。注浆后桩顶浆液会下沉，故应进行回灌作业。
4碎石注浆桩技术特点
（一）施工机具轻便，便于快速施工，施工场地要求低；
（二）施工噪音小，对施工周围居民影响小；
（三）通过浆液的渗透，加强桩与桩周土体的摩擦力，有利于提高桩的承载力；
（四）施工工艺操作简单，便于施工质量的控制。
5桩身质量的检测
根据国家规范，桩身完整性检测的方法有以下四种：低应变动测法、高应变动力试验、钻孔取芯、声波透射法。对碎石注浆桩，目前常用的检测方法是：无损低应变动测法和钻孔取芯法。
6施工注意事項
（一）对施工区域地下障碍物提前进行针对性的探明并开挖处理，以确保施工效率。
（二）注浆管安装前应清除管内杂物，以防堵塞，安装到位后，注浆管底口距孔底为15～30 cm 。
（三）成孔后进行检孔并及时投放碎石，防止缩孔，对投料必须做好施工记录，并分析成孔情况。
（四）注浆必须连续进行，如因故中断应立即处理，尽快恢复注浆，以保证注浆质量以及桩体的施工连续性。
（五）注浆时要做好注浆压力、注浆量、注浆时间以及其他异常情况的记录工作，发现问题及时分析处理 ： ①注浆过程中，如水泥砂浆注入率较低，可适当增大注浆压力。②注浆过程中，如水泥砂浆注入率很大，而注浆压力不高，则应降低浆液水灰比。③施工中如出现穿孔导致砂浆大量流失，可采用跳孔施工或间歇施工等措施来保证。
（六）注浆时应控制好注浆量和注浆压力，并认真做好屏浆工作,避免回浆。
7施工质量标准
8结 语
京沪高速铁路南京铁路枢纽NJ-3标五工区φ50cm碎石注浆桩共计23725m（2459根），在本工程中作为软基加固处理，效果良好。通过全面跟踪注浆桩施工全过程，包括设备人员进场、施工准备工作、钻进成孔、压力注浆、盖板浇筑、试验检测等，使现场管理人员掌握了注浆桩的施工工艺、方法，特别是对施工中容易发生的质量问题和如何避免质量事故有了更深的认识，在今后的施工中可以减少或避免质量事故发生。
另外，通过对注浆桩地基加固施工技术的研究，我们积累了软基处理的施工经验，得到了注浆桩地基加固的经验数据。编写了关于注浆桩地基加固施工工法，在今后的高速铁路施工当中可以得到应用和推广。
参考文献：
[1] 陈洪军，修莉. 碎石注浆桩加固软土地基施工技术与经济分析[J]. 铁路工程造价管理, 2008,(05)
[2] 王延长，焦少鹏，周祖干. 碎石注浆桩在客运专线铁路深厚层软基加固中的应用[J]. 桥梁建设, 2007,(S2)
[3] 曾长贤. 碎石注浆桩在沿海铁路软基加固中的应用[J]. 高速铁路技术, 2010,(02)