注漿技術(shù)在擋墻地基加固中的應(yīng)用

高海彬，孟美麗

(1.中鐵工程設(shè)計咨詢集團(tuán)鄭州設(shè)計院，鄭州 450051；2.華北水利水電學(xué)院,鄭州 450011；3.鄭州大學(xué)，鄭州 450000)

擋土墻是指支承路基填土或山坡土體、防止填土或土體變形失穩(wěn)的構(gòu)造物，作為一種有效的支擋結(jié)構(gòu)物在房屋建筑、水利工程、鐵路工程、公路工程以及橋梁中得到了廣泛應(yīng)用[1～3]。在實(shí)際營運(yùn)中，由于排水設(shè)施和或排水措施不當(dāng)、過大沉降及不均勻沉降及施工質(zhì)量欠佳等原因，擋土墻常常發(fā)生墻體開裂、下沉、失穩(wěn)傾倒等病害[4～5]，嚴(yán)重威脅行車安全，引起了各方面的關(guān)注，出現(xiàn)病害后如何采取恰當(dāng)措施及時維修加固，防止事態(tài)進(jìn)一步惡化是一技術(shù)難點(diǎn)。

壓力注漿法是利用液壓、氣壓或電化學(xué)原理,通過注漿管將能凝固的漿液均勻地注入地基土中,漿液以充填、滲透和擠密等方式,驅(qū)走土顆粒間或巖石裂隙中的水分和氣體,并填充其位置,經(jīng)過一定時間硬化后,漿液將原來松散的巖土顆粒膠結(jié)成一個整體,形成一個強(qiáng)度高,壓縮性低,抗?jié)B性高和穩(wěn)定性好的新土體[6],從而使地基得到加固,防止或減少滲透和工后沉降,主要應(yīng)用在公路工程、水利堤壩、礦山巷道、豎井、隧道、地鐵等地下工程開挖時的防滲堵漏和加固,也可用于防止地面沉陷,對已有建筑物防護(hù)和進(jìn)行地基加固等。

1 擋墻病害調(diào)查與分析

鄭州市河醫(yī)立交工程于1994年設(shè)計完成,同年竣工。河醫(yī)立交金水路段接近高陽橋部分為高填方路基,回填土的土質(zhì)以雜填土為主,層厚約7 m,回填土的下面為10.9 m的粉土。河醫(yī)立交工程設(shè)計時因道路加寬的需要,同時為減少道路加寬引起的占地面積,原路基兩側(cè)均設(shè)置擋墻,擋墻處以橋梁加寬道路,其間設(shè)置伸縮縫,橋面分聯(lián)連續(xù),聯(lián)間設(shè)伸縮縫。經(jīng)過數(shù)年的營運(yùn),現(xiàn)場勘測發(fā)現(xiàn)橋梁擋墻處出現(xiàn)諸多病害。

1.1 沉降情況

西側(cè)擋墻均出現(xiàn)不同程度沉降,其中西側(cè)從高陽橋起一層第4孔和西側(cè)三層臺后引道位置沉降最為嚴(yán)重。

1.2 脫空情況

從現(xiàn)場看,墻底出現(xiàn)明顯脫空現(xiàn)場的有3處：從高陽橋起第2、4、7孔一層西側(cè)擋墻。每處脫空長度約16 m,脫空最深處約20 cm。

1.3 邊坡情況

西側(cè)邊坡破壞嚴(yán)重,橋墩位置形成沖溝,墻前填土損失嚴(yán)重,部分孔徑甚至沒有墻前填土,致使墻基裸露,現(xiàn)場只有從高陽橋起第12孔按原設(shè)計設(shè)置漿砌片石坡腳擋墻。

1.4 裂縫情況

從高陽橋起第4孔發(fā)現(xiàn)明顯豎向裂縫,縫寬約2 cm。從現(xiàn)場情況觀察,未發(fā)現(xiàn)橫向、斜向裂縫。

產(chǎn)生上述病害的原因是長期路(橋)面的雨水通過沉降縫和伸縮縫,沖刷擋墻外側(cè)墻基,另因施工時墻基和墻前土方未能擠壓密實(shí),擋墻發(fā)生不均勻下沉,引起墻身開裂,存在較大的安全隱患。另外,由于伸縮縫漏水,橋下坡面為土質(zhì)坡面,在長期的使用中經(jīng)路面雨水的沖蝕,坡面形成了多條沖溝,導(dǎo)致路基不穩(wěn),危及該路段的行車安全,故需對擋墻基礎(chǔ)和橋下坡面進(jìn)行加固處理。

2 擋墻加固方案和措施

2.1 擋墻本身豎向裂縫

擋墻每約9～10 m有豎向貫通裂縫,肉眼可見,縫寬0.3～2 cm不等,采用高壓灌漿法加固,具體加固方案見圖1。

圖1 擋墻墻身加固(單位：cm)

2.2 擋墻基礎(chǔ)沉降

里程K0+396.392～K0+588.392一、二層擋墻注漿范圍,即從高陽橋起第2孔～第13孔；K0+488.2～K0+565.2三層擋墻范圍內(nèi),沉降嚴(yán)重。需從邊坡和一層路面斜向注漿對擋墻墻基進(jìn)行加固處理,具體加固方案見圖2。

圖2 擋墻基礎(chǔ)注漿加固(單位：cm)

2.3 擋墻基礎(chǔ)脫空

里程K0+588.392～K0+572.392、K0+556.392～K0+540.392、K0+508.392～K0+492.392,即從高陽橋起第2、4、7孔,一層西側(cè)擋墻出現(xiàn)基底脫空現(xiàn)象,本次設(shè)計采用噴灌碎石混凝土進(jìn)行加固。

2.4 邊坡

由于長期雨水沖刷和人為取土,擋墻邊坡破壞嚴(yán)重,本次設(shè)計先將墻前土回填夯實(shí),保證擋墻基底埋深不小于1 m,墻前坡率1∶1,采用25 cm漿砌片石鋪砌,其下采用30 cm三七灰土封閉(圖3)?，F(xiàn)場擋墻埋深不足,甚至部分墻前沒有填土,墻基裸露,需補(bǔ)充土方重砌邊坡。對有漿砌片石坡腳擋墻的部分,保留既有擋墻。加固范圍：里程K0+284.662～K0+588.392,即從高陽橋起第2～20孔。

圖3 邊坡加固示意(單位：cm)

3 施工注意事項

3.1 壓力灌漿

對擋墻豎向貫通裂縫采用高壓灌漿(化學(xué)灌漿法)進(jìn)行加固處理,主要注意事項如下。

(1)清縫：用鋼絲刷、壓縮空氣清除裂縫附近的灰塵，使裂縫清晰外露；

(2)粘貼漿嘴：沿裂縫長度方向按50 cm間距粘貼漿嘴；

(3)封縫：粘貼漿嘴后,沿裂縫長度方向,騎縫以縫為中心線的帶狀范圍用封縫專用膠封閉,封縫寬度為縫外不小于20 mm,厚度為3～5 mm可根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整縫寬度和厚度；

(4)灌漿：搬動操縱桿加壓把漿液從漿嘴壓入縫中,在壓力達(dá)到0.2～0.5 MPa后,在此壓力下繼續(xù)灌漿壓注5 min,即可結(jié)束灌漿,并用塞子把漿嘴堵住,進(jìn)行下一漿嘴的灌漿。

3.2 高壓注漿

擋墻基礎(chǔ)和路面分別采用斜向和豎向高壓注漿加固,靠高壓液流的沖擊力破壞土層并與土體混合成新的固體,注漿液配比為水泥∶粉煤灰∶水=2∶3∶5,根據(jù)注漿效果可做適當(dāng)調(diào)整。施工注意事項如下。

(1)鉆機(jī)安放在設(shè)計的孔位上施工時允許偏斜不得大于1.5%；

(2)按設(shè)計圖布置位置采用機(jī)械成孔；

(3)將噴管插入地層預(yù)定深度；

(4)注入漿液：成孔后,開始注漿,注漿壓力0.5～1 MPa,持續(xù)時間不小于3 min；

(5)施工完成后,應(yīng)把注漿管等機(jī)具沖洗干凈,管內(nèi)、機(jī)內(nèi)不得殘存水泥漿,通常把漿液換成水,在地面上噴射,以便把泥漿泵、注漿管和軟管內(nèi)的漿液全部排除；

(6)將鉆機(jī)等機(jī)具設(shè)備移到新孔位上。

3.3 邊坡

由于長期雨水沖刷和人為取土,擋墻邊坡破壞嚴(yán)重,施工順序：將現(xiàn)狀沖溝回填；墻底脫空位置填充細(xì)石混凝土,搗鼓密實(shí)；墻底斜向注漿加固；墻趾土回填,保證墻趾基底埋深不小于1 m；鋪設(shè)30 cm三七灰土封墊層；25 cm漿砌片石鋪砌。

3.4 施工順序

根據(jù)加固措施,總體施工順序如下：

(1)三層路面豎向注漿加固；

(2)破除一、二層路面,對一、二、三層擋墻豎向裂縫采用高壓灌漿加固；

(3)二、三層擋墻斜向注漿加固,一、二層路面基層回筑；

(4)一層擋墻墻底脫空細(xì)石混凝土填實(shí)；

(5)二層路面豎向注漿加固,一層擋墻斜向注漿加固；

(6)二層路面面層鋪砌,一層擋墻漿砌片石護(hù)坡砌筑。

4 結(jié)論與展望

擋墻基礎(chǔ)經(jīng)加固處理后,經(jīng)觀察加固效果良好,沉降基本穩(wěn)定,達(dá)到了加固的目的。但在以后運(yùn)營過程中,還須注意以下幾個問題。

(1)施工過程中及施工完成以后應(yīng)加強(qiáng)對該擋墻的沉降的長期觀測,以觀察加固的效果。

(2)鑒于該擋墻是由于地基發(fā)生不均勻沉降而至開裂,在橋梁運(yùn)營過程中除加強(qiáng)沉降和裂縫觀測外,應(yīng)做好其他路(橋)面水的治理工作,防止進(jìn)一步對擋墻基礎(chǔ)造成危害。

[1]華南理工大學(xué)，東南大學(xué).地基與基礎(chǔ)[M].北京；中國建筑工業(yè)出版社，1991.

[2]王松根，高永濤，馬 飛，等.公路路基支擋結(jié)構(gòu)物加固技術(shù)研究[J].巖土力學(xué)，2004(25)：110-114.

[3]中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院編制.擋土墻[M].北京：中國計劃出版社，2006.

[4]高小波.淺談公路擋土墻病害防治技術(shù)研究[J].今日科苑，2007(6)：38.

[5]劉成軍.鐵路路基擋土墻病害防治技術(shù)研究[J].鐵道工程學(xué)報，2003(4)：62-65.

[6]地基處理手冊編寫委員會.地基處理手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1988.