淺談涵洞地基加固中壓密注漿技術(shù)的應(yīng)用

符運(yùn)超

【摘 要】本文從一個(gè)已建成工程的地基加固處理實(shí)例出發(fā)，作者分析了施工的特殊性和難度，介紹了施工方案的改進(jìn)過程，較詳細(xì)的敘述了改進(jìn)后的施工方案和施工工藝流程以及地基加固處理的最終效果。本工程所采用的斜孔注漿、先雙液帷幕注漿，后帷幕內(nèi)單液注漿、及間歇注漿法對(duì)今后類似工程的施工將是很好的借鑒。

【關(guān)鍵詞】壓密注漿；高速公路；已建涵洞；地基加固

The apply effect of Dense slurry-casting technology for Soil ground reinforce of existed culvert on highway

Fu Yun-chao

（Railway 23 Bureau Group Co.， Ltd. Chongqing 40054）

【Abstract】This paper beginning at a example of soil ground reinforce for a existed engineer， the author analyzed the specialty and difficulty of construction， and introduce amelioration process of construction design， and describe the Soil ground reinforce effect after construction design be ameliorated. The crafts of Inclined hole slurry-casting pre-double liquid purdah slurry-casting back single liquid purdah slurry-casting and intermission slurry-casting can be used for reference in other similarity construction.

【Key words】Dense slurry-casting；Highway；Existed culvert；Soil ground reinforce

1. 序言

（1）某高速公路K10+420（YK10+468.61）涵洞為一過水鋼筋混凝土蓋板涵，設(shè)計(jì)凈空4×4m，C15混凝土整體式基礎(chǔ)，基礎(chǔ)寬度6m，基礎(chǔ)埋深1.20m，在基礎(chǔ)底面以下進(jìn)行了1.0m厚的級(jí)配碎石換填。C15混凝土臺(tái)墻，臺(tái)墻厚60cm。

（2）該涵洞位于一條黃土沖溝之中，由于地形很差，勘察設(shè)計(jì)階段未進(jìn)行鉆探，涵洞設(shè)計(jì)系參考附近的地質(zhì)資料。涵洞主體建成后，上部填土尚未完成，幾場(chǎng)大雨之后，雨水浸泡了地基，致使涵洞發(fā)生了嚴(yán)重的不均勻沉降，兩臺(tái)墻產(chǎn)生了多處裂隙，伸縮縫處可見明顯錯(cuò)臺(tái)，嚴(yán)重影響了涵洞的正常使用。

涵洞發(fā)生不均勻沉降后，采用了鉆孔取樣與探井取樣，并采用靜探及標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)等原位測(cè)試手段，查清了場(chǎng)地地基巖土的工程地質(zhì)特性，為涵洞地基加固處理提供了準(zhǔn)確的地質(zhì)資料。

（3）地基加固工作歷時(shí)44天，共計(jì)成孔422個(gè)，注入水泥331800Kg，水玻璃67973.3Kg。地基加固后，進(jìn)行了取樣檢驗(yàn)，并布置了地基沉降監(jiān)測(cè)，經(jīng)過半年多的檢驗(yàn)，未發(fā)生新的沉降和差異沉降，說明注漿效果良好。

2. 工程地質(zhì)概況

K10+420（YK10+468.61）涵洞場(chǎng)地地貌單元屬太行山前低山丘陵區(qū)的邊緣，溝谷發(fā)育，地形切割嚴(yán)重，原始地面標(biāo)高為231.00～234.5m。涵洞軸線與沖溝主槽基本重合（略偏向東側(cè)），由于沖溝匯水面積不大，除暴雨后洪水流量較大外，常年無水。沖溝兩側(cè)溝壁均為第四系中、上更新統(tǒng)（Q2+Q3）黃土狀亞粘土，并間夾鈣質(zhì)結(jié)核層和古土壤層，厚度一般20m左右。

根據(jù)補(bǔ)充勘察資料，場(chǎng)地內(nèi)地層在勘探控制深度范圍內(nèi)，自上而下為：

（1）雜填土：由碎石、塊石及黃土狀亞粘土組成，結(jié)構(gòu)松散，厚3.0m左右，主要分布于涵洞進(jìn)口以外（左線左側(cè)）。

（2）素填土：以褐黃～棕黃色黃土狀亞粘土為主，稍濕，松散，含鈣質(zhì)結(jié)核及少量碎石，厚度0.7～1.10m，呈楔狀分布于右線涵洞出口至左線涵洞出口段。

（3）全新統(tǒng)新近堆積黃土（Q 42）：黃褐～褐色，濕，軟塑，結(jié)構(gòu)松散，具大孔隙及蟲孔，肉眼可見大集粒蜂窩狀結(jié)構(gòu)，高壓縮性，含煤渣、磚塊等雜物，厚度4.80～5.90m，該層為涵洞基礎(chǔ)持力層。根據(jù)探井取樣室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其δzs=0.004～0.066，δs=0.012～0.041（P=200KPa），濕陷起始?jí)毫?2～150KPa，Es=2.0MPa，fk=90KPa，根據(jù)地面地質(zhì)測(cè)繪結(jié)果，該層主要分布在沖溝的底部（右線寬約30m，左線寬約20m）。

（4）中更新統(tǒng)黃土狀亞粘土（Q2）：灰褐～棕褐色，濕，可塑～硬塑，土質(zhì)相對(duì)均勻，含鈣核，下部夾碎石薄層，碎石成份為灰?guī)r，中壓縮性，厚度3.70～4.80m，Es=6.0MPa，fk=200KPa。

（5）石炭系中統(tǒng)強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖（C2t）：青灰、灰黃等雜色，原巖結(jié)構(gòu)大多已破壞，巖芯呈硬粘土狀或碎塊狀，手可捏碎，該層未揭穿，fk=300KPa。

3. 處理方案設(shè)計(jì)

3.1 注漿孔布置。

根據(jù)補(bǔ)充勘察資料，交通部第一公路勘察設(shè)計(jì)院提出的處理方案是：

在涵洞內(nèi)布置注漿孔3排，孔距1.5m，梅花形布孔；在涵洞外側(cè)沿涵洞基礎(chǔ)輪廓線向外布孔，右線涵洞兩側(cè)各布置注漿孔4排，左線涵洞兩側(cè)各布置注漿孔2排，孔距均為1.5m，梅花形布孔，處理范圍為自左線左坡腳至右線右坡腳，處理深度為：左線至原地面以下4.0m，右線至原地面以下6.0m，左右線之間至原地面以下5.0m。

由于當(dāng)時(shí)路基填土已填至原地面以上8.0m左右，而路基填土主要為砂礫石和碎石層。在進(jìn)行試驗(yàn)鉆孔（右線涵洞北側(cè)）施工時(shí)發(fā)現(xiàn)，不僅成孔難度太大，影響施工工期，治理費(fèi)用高，而且由于碎石層和砂、礫石層串漿，影響注漿加固效果。經(jīng)過與業(yè)主、監(jiān)理共同研究，并征得設(shè)計(jì)院同意，將原治理方案變更為：

原涵洞內(nèi)3排注漿孔不變，放棄洞外側(cè)注漿孔，沿涵洞內(nèi)壁邊沿兩側(cè)各增加一排向涵洞外側(cè)傾斜的斜孔，孔距0.75m，斜距分別為2.0m和4.0m（間隔布孔）；原定各段的處理深度不變，鉆孔傾角根據(jù)處理深度計(jì)算，右線斜距2.0m和4.0m的鉆孔傾角分別為18.4°和33.7°；左線則分別為26.6°和45.0°。

方案變更后，左線的處理寬度與原設(shè)計(jì)處理范圍基本相同，而右線的處理寬度較原方案處理范圍要窄一些，為解決這一問題，經(jīng)與設(shè)計(jì)院共同研究，對(duì)涵洞兩側(cè)存在濕陷性黃土地層而未處理的部分采用堆載預(yù)壓法進(jìn)行處理。這樣不僅可滿足涵洞地基加固處理的需要，而且可以節(jié)約大量處理費(fèi)用。

3.2 注漿參數(shù)的確定。

原設(shè)計(jì)的注漿參數(shù)為：注漿壓力0.8～1.0MPa；注漿材料由試驗(yàn)確定（采用水泥漿或純水玻璃）。為確定最佳注漿參數(shù)，在正式注漿之前，選擇有代表性的點(diǎn)、段進(jìn)行了一系列試驗(yàn)工作，最終確定的注漿參數(shù)是：

涵洞內(nèi)部采用水泥漿、水玻璃雙液帷幕注漿和水泥漿單液注漿組合，涵洞外（進(jìn)出口）采用水泥漿單液注漿的施工方式，即在涵洞內(nèi)部按伸縮縫劃分注漿單元，每個(gè)單元邊緣的注漿孔采用雙液帷幕注漿，位于帷幕內(nèi)部的注漿孔采用單液注漿。注漿壓力涵洞內(nèi)為0.8～1.0MPa，涵洞外為0.4～0.6MPa。當(dāng)注漿壓力滿足要求前，若注漿量大于1.6T或出現(xiàn)鄰孔冒漿現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)對(duì)受注孔暫時(shí)封堵，停注1～2小時(shí)后再進(jìn)行處理，直至達(dá)到設(shè)計(jì)的終注壓力，方可結(jié)束注漿。

漿液配合比（重量）：

單液漿：水：水泥；水玻璃=0.6∶1∶0.015

雙液漿：水：水泥；水玻璃=0.6∶1∶0.30

之所以選擇上述參數(shù)，主要是針對(duì)本工程的特點(diǎn)所決定的，如前所述，在涵洞基礎(chǔ)的底部有1.0m左右的碎石層，而路基填土又多為砂、礫石土或碎石土，孔隙較大，滲透性較好。采用單液注漿時(shí)，當(dāng)孔口壓力達(dá)到0.4MPa時(shí)，周圍鉆孔和涵洞基礎(chǔ)伸縮出現(xiàn)大量串漿，最遠(yuǎn)串漿距離達(dá)10m之多，個(gè)別鉆孔雖無串漿現(xiàn)象發(fā)生，單孔注漿量達(dá)10T左右仍不增壓。采用雙液注漿由于提高了漿液凝結(jié)速度，可有效控制注液的擴(kuò)散范圍，從試驗(yàn)注漿的檢測(cè)結(jié)果看，無論注漿壓力和注漿效果均可以滿足設(shè)計(jì)要求。但全部采用雙液注漿，工作效率低，成本相對(duì)較高，為加快注漿進(jìn)度，降低成本，故最終選定了這一注漿方案。

4. 施工工藝流程及技術(shù)要點(diǎn)

4.1 施工工藝流程

4.2 技術(shù)要點(diǎn)。

4.2.1 埋管止?jié){。

鉆孔按設(shè)計(jì)要求完成后，經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后，下入注漿管和止?jié){塞，止?jié){塞位置，對(duì)于涵洞外鉆孔，不淺于1.20m，涵洞內(nèi)鉆孔應(yīng)位于涵洞基礎(chǔ)的底部。止?jié){塞安放到預(yù)定位置后，先放入少量碎石，再用1∶2∶2（水∶水泥∶水玻璃），采用水泥漿注滿封孔，確保止?jié){效果。

4.2.2 注漿順序及異常現(xiàn)象的處理方法。

（1）注漿順序?yàn)橄柔∧豢祝p液注漿）后注漿孔（單液注漿），單液注漿應(yīng)在每帷幕單元雙液注漿結(jié)束兩小時(shí)后開始。

（2）串漿：雙液注漿時(shí)，如出現(xiàn)串漿孔，應(yīng)及時(shí)采取兩孔同時(shí)注漿。并適當(dāng)改變水玻璃的加入量，縮短初凝時(shí)間；單液注漿時(shí)，如出現(xiàn)串漿現(xiàn)象，應(yīng)暫時(shí)將受注孔封堵，先注串漿孔，而后循環(huán)復(fù)注，確保各孔全部達(dá)到設(shè)計(jì)終孔壓力。

（3）冒漿：地面裂縫冒漿時(shí)，應(yīng)調(diào)整注漿壓力，小流量灌注或間歇注漿，當(dāng)進(jìn)行雙液注漿時(shí)，如需間歇注漿時(shí)，在暫停注漿前應(yīng)向孔內(nèi)注入一定量（不少于輸漿管容積的3倍）的清水，避免注漿管、孔堵塞。

5. 質(zhì)量檢驗(yàn)

5.1 鉆孔取芯檢驗(yàn)。

在注漿工程全部結(jié)束28天后，于2002年3月6日分別在左線出口軸線兩側(cè)，右線進(jìn)出口軸線附近，選擇注漿最弱點(diǎn)（三個(gè)相鄰注漿孔之中心點(diǎn)）進(jìn)行了鉆孔取芯，從巖芯樣塊可以看出，在1.2m～6.0m范圍內(nèi)，可見大量呈網(wǎng)狀、脈狀分布的漿液結(jié)石體，局部可見呈柱狀的結(jié)石體，各孔所取原狀試樣，經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)，其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為0.800～0.984MPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

5.2 沉降觀測(cè)。

為掌握涵洞注漿前后的沉降變化情況，并進(jìn)行長(zhǎng)期沉降監(jiān)測(cè)，評(píng)價(jià)注漿效果，分別在涵洞的兩臺(tái)墻對(duì)稱布置了14對(duì)的沉降觀測(cè)點(diǎn)。注漿前，注漿結(jié)束以及注漿結(jié)束后30天、45天各觀測(cè)一次（后因基準(zhǔn)點(diǎn)被施工破壞而中斷），從最后兩次觀測(cè)結(jié)果看，隨著漿液的固結(jié)而沉降趨于穩(wěn)定（15天平均下沉量?jī)H0.5cm），說明注漿效果良好。自2002年2月8日注漿結(jié)束至今，經(jīng)歷了一個(gè)雨季，特別是公路通車半年以來，無任何異?，F(xiàn)象發(fā)生，也說明了注漿效果良好。

6. 結(jié)束語

本次施工的是一個(gè)已建成工程的地基加固工程，它與普通的未建工程的地基加固處理相比有很大的特殊性，施工難度大。在施工實(shí)踐中，由于加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)，不斷創(chuàng)新，探索出一套有效的施工技術(shù)和施工工藝；例如，建議將難以施工的涵洞外側(cè)的設(shè)計(jì)注漿改為洞內(nèi)的斜孔，大大降低了工作難度，加快了工作進(jìn)度，節(jié)約了費(fèi)用；采用的先雙液帷幕注漿，而后帷幕內(nèi)單液注漿，以及間歇注漿法，都取得了理想的效果。這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)今后的施工是很好的借鑒。

參考文獻(xiàn)

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