高速公路路基沉降注漿加固處理研究

賈堅華

(山西省晉中路橋建設(shè)集團有限公司)

高速公路路基沉降注漿加固處理研究

賈堅華

(山西省晉中路橋建設(shè)集團有限公司)

在地質(zhì)狀況復(fù)雜地區(qū)由于交通量大等原因部分路段出現(xiàn)了路基沉降病害，傳統(tǒng)的養(yǎng)護方式在技術(shù)性、經(jīng)濟性方面都存在不足。注漿加固能夠在不進行開挖的情況下實現(xiàn)對路基的快速加固，就是針對注漿加固技術(shù)在路基沉降處理中的應(yīng)用展開研究。

高速公路;路基沉降;注漿加固

1 引言

在傳統(tǒng)的公路路基沉降病害處理中傳統(tǒng)的處理方法為對沉降路段進行全翻處理，對路基中的軟弱部分進行處理。主要方法包括:換填、強夯、水泥混凝土攪拌樁等。但這些措施主要是適用于新建公路施工。對于建成的高速公路產(chǎn)生的路基沉降病害采用注漿補強技術(shù)目前已得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在橋頭跳車處理中取得了較好的效果。注漿加固技術(shù)通過高壓將注漿體打入基層結(jié)構(gòu)內(nèi)部，從而使得產(chǎn)生裂縫和開裂的基礎(chǔ)材料重新凝聚在一起，從而保證了基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性，從而提高了路基的承載能力，消除了路基沉降病害的進一步發(fā)生。注漿加固在高速公路路基沉降中應(yīng)用不需要對公路進行開挖，保證了交通運行的連續(xù)性，同時能夠?qū)崿F(xiàn)快速施工，縮短了施工工期。

2 傳統(tǒng)注漿加固技術(shù)

2.1 強夯法處理路基沉降

強夯法能夠在短的時間內(nèi)對路基土體施加一個巨大的沖擊能量，強夯法對路基的加荷作用能夠在短時間內(nèi)完成，所產(chǎn)生的沖擊通過轉(zhuǎn)化為各種不同的波型的能量波傳遞到路基土體內(nèi)。按照強夯產(chǎn)生的沖擊波在路基土體中的傳播特性和對路基土的作用特性，可將夯擊產(chǎn)生的波分為體波和面波兩種類型。強夯法加固路基，避免產(chǎn)生沉降的主要原因是通過夯擊對路基施加的沖擊荷載，使得一定深度范圍內(nèi)的路基土產(chǎn)生動力響應(yīng)，在一定深度范圍內(nèi)就會發(fā)生工程特性的改變，起到加固路基的目的。

2.2 土工格柵處理路基沉降

在路基施工過程中為了減小路基的不均勻沉降可以在路基工作深度范圍內(nèi)設(shè)置土工格柵來提高路基的整體強度，土工格柵能夠起到加筋的作用，也能夠起到減小路基變形的能力，特別適用于填挖結(jié)合部位路基的處理和舊路加寬中的新老路基搭接，土工材料具有較好的抗拉伸能力，在土基結(jié)構(gòu)中的加筋作用減小了路基的變形能力，能夠防止土體發(fā)生側(cè)向變形，同時土工格柵的內(nèi)部格子空隙可以起到固定路基中較大粒徑碎石的作用，能夠防止不同施工層位在施工過程中發(fā)生的剪切變形。

2.3 水泥攪拌樁法

水泥攪拌樁在加固軟土地基中有著廣泛的應(yīng)用，能夠有效地減小路基的不均勻沉降，水泥攪拌樁的主要機理是通過水泥的水化熱作用和水泥水化熱作用產(chǎn)生的水化物同路基土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而形成具有一定強度的復(fù)合地基，達到加固樁體和提高樁周圍土體強度的作用，在很大程度上提高了路基的承載力，對保證路基的穩(wěn)定性和減少路基的沉降發(fā)揮著積極的作用。目前在施工中常用的水泥攪拌樁主要有噴漿法和噴粉法兩種不同的類型，兩種不同的施工方法都是通過向路基土中進行打樁，在一定的深度范圍內(nèi)將軟土和固化劑進行強制性的攪拌。水泥攪拌樁濕法和干法的主要區(qū)別是所采用的固化劑為水泥漿或是水泥粉，結(jié)合工程情況當采用濕法施工時更高更好的控制好水泥攪拌樁中添加水泥的劑量?？傮w來說濕法施工質(zhì)量有保證，成樁長度也比干法成樁長度大，但干法采用粉體作固化劑，不再向地基中附加水分，反而能充分吸收軟土的自由水，因此，加固后地基的初期強度較高，特別是對高含水量的軟土加固效果顯著，在國外得到廣泛應(yīng)用。

3 注漿加固技術(shù)機理及在沉降病害中的應(yīng)用

3.1 注漿加固機理

注漿加固技術(shù)是利用液壓或氣壓通過注漿管將漿液注入到基層或土基中，漿液以填充、滲透、擠密等方式進入到空隙中，趕走水分和空氣并占據(jù)其位置，經(jīng)過人工控制保持一定的壓力后，漿液將原來松散或開裂的結(jié)構(gòu)膠接成為整體。注漿加固技術(shù)就是要讓漿液在周圍土體中通過滲透、充填、壓密擴展來提高強度。由于地層中土體的不均勻性，通過鉆孔向土層中加壓注入一定水灰比的水漿液，一方面注漿孔向外擴張形成圓柱狀體，鉆孔周圍土體被擠壓充填，緊靠水泥漿的土體遭受破壞和剪切，形成塑性變形區(qū)，離水泥漿較遠的土體則發(fā)生彈性變形，鉆孔周圍土體的整個密度得到提高。另一方面隨著注漿的進行，土體裂縫的發(fā)展和水泥漿的滲透，水泥架在地層中形成方向各異、厚薄不一的片狀、條狀、團塊狀漿體，縱橫交錯的漿脈隨著其凝結(jié)硬化，造成結(jié)石體與土體之間緊密而連續(xù)的接觸，沿注聚管形成不規(guī)則的、直徑粗細相間的樁柱體。這種樁柱體與壓密的地基土形成復(fù)合地基，相互共同作用起到控制沉降、提高承載力的作用。

3.2 注漿材料選擇

注漿材料應(yīng)具有粘結(jié)力強、自硬性好的性能，并應(yīng)具有一定的流動性和良好的滲透性，以保證被注漿加固的道路強度得到恢復(fù)和提高。實際施工中，可根據(jù)具體情況和要求，選擇最合適的一種或幾種漿液配合使用，以達到預(yù)期的效果。目前，注漿材料主要釆用水泥，一般釆用普通硅酸鹽水泥，釆用0.4～0.6∶1的水灰比。也有釆用摻加粉煤灰的注漿材料，一般釆用水∶水泥∶粉煤灰=0.15∶1∶(0.3～0.4)。

3.3 注漿材料的穩(wěn)定性研究

評價注漿材料效果好壞的指標中，最能反映效果又便于工程中使用的指標就是強度指標。通過對注漿材料穩(wěn)定土進行無側(cè)限抗壓強度試驗，分析注漿材料對土的強度改善效果及影響注漿材料穩(wěn)定土強度的因素，為注漿材料在道路上的推廣應(yīng)用提供參考的配合比及控制指標。影響注漿材料穩(wěn)定土強度的因素，有土的類型、注漿材料用量、養(yǎng)護條件和齡期、注漿孔選擇工等施工環(huán)節(jié)。這諸多因素中，土的類型、注漿材料用量以及養(yǎng)護條件和齡期影響是重要的影響因素。在進行強度分析時，主要考慮這幾個因素對強度的影響。選擇最典型、最有代表性的土進行，通過不同齡期、不同注漿材料進行的無側(cè)限抗壓強度試驗，分析土的特性、注漿材料劑量對注漿材料穩(wěn)定土強度的影響。

3.4 注漿加固施工控制要點

注漿壓力是注漿工藝的關(guān)鍵參數(shù)。太小的注漿壓力不利于漿液充分分散路基土中，而太大的注漿壓力會造成路面抬起和其他結(jié)構(gòu)層次破壞。注漿壓力一般為1.0～1.5 MPa。注漿順序按照先邊緣后中央，邊緣的壓力不宜過大，因為邊緣容易滲透。注漿量主要受到注漿土體積、土孔隙率和填充系數(shù)的影響。注漿時若注漿系壓力無明顯增高或路基無明顯的隆起，可盡量多注。當漿液從另一鉆孔中冒出時，可將冒漿孔用木塞堵死，繼續(xù)加壓，當注入大量聚液壓力沒有增高時要考慮有無裂縫、空洞、破碎帶或泉眼，停止注漿，查明原因，然后釆取糾正措施。

注漿的間距主要受到注漿半徑的影響，可在現(xiàn)場進行注聚試驗后確定注漿點不同距離土樣的干密度，通過比較不同位置土樣干密度的變化確定注漿的影響半徑。當沒有條件進行試驗時，可按照經(jīng)驗確定。

3.5 注漿及封孔處理

按照設(shè)計配合比將注漿材料、水和細集料拌和，對漿液的注漿攪拌時間控制在3～5 min，形成均勻的注漿混合料。將注漿管放入注漿孔內(nèi)，開始進行注漿作業(yè)。注漿順序按照先邊緣后中央。路面基層注漿壓力宜為0.5～10 MPa，路基的注漿壓力控制在1.2～1.5 MPa。注漿時，應(yīng)注意觀察注漿壓力的變化，如果即使增加壓力也很難進行注漿，則應(yīng)停止注漿;如果壓力變化不大，則盡可能增加注漿量。如發(fā)生路面被明顯提高，漿液發(fā)生冒漏現(xiàn)象，則應(yīng)立即停止注漿。注漿結(jié)束后，對注漿孔進行封堵，防止臨近注漿時注漿材料產(chǎn)生冒漿現(xiàn)象。當在注漿孔周圍發(fā)生漏漿時，應(yīng)停止注漿并立即進行封堵。

4 結(jié)語

隨著交通量的不斷增長，在地質(zhì)不良路段和橋梁路基位置處易產(chǎn)生路基沉降，路基沉降影響到了公路的使用壽命和行車安全，針對路基沉降處理傳統(tǒng)工藝是進行開挖換填處理等方法，從施工工期和經(jīng)濟性等方面考慮都會對高速公路的正常通行產(chǎn)生影響，注漿加固技術(shù)不需要對公路進行開挖，能夠?qū)崿F(xiàn)對公路路基的快速加固處理。重點分析了公路注漿加固的加固機理和施工中的主要控制要點，以其為公路注漿加固的應(yīng)用提供積極的參考。

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