路面塌陷注漿加固施工方案

閆 海 燕

(太原市市政工程總公司第二工程公司，山西 太原 030024)

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路面塌陷注漿加固施工方案

閆 海 燕

(太原市市政工程總公司第二工程公司，山西 太原 030024)

針對某道路路面塌陷的實(shí)際情況與原因，提出了注漿加固的治理方法，并從注漿孔布置、注漿范圍、施工技術(shù)等方面，闡述了具體的注漿方案，經(jīng)現(xiàn)場質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果表明，該注漿加固處理技術(shù)是科學(xué)有效的。

路面，注漿加固法，塌陷現(xiàn)象，質(zhì)量檢驗(yàn)

1 工程現(xiàn)場情況

1.1 工程概況

新晉祠路位于太原市河西南部地區(qū)，東臨濱河西路，西臨晉陽湖，是服務(wù)晉陽湖片區(qū)的一條南北向主干路。道路北起長風(fēng)西街，南至冶峪河，道路紅線寬度50 m，全長3.68 km。

晉陽污水干管D2 600污水頂管位于設(shè)計(jì)道路中心線(4 m寬綠化帶)，目前大部分頂管施工已完成。

1.2 現(xiàn)場空洞塌陷情況

道路施工單位在舊瀝青路面拆除過程中發(fā)現(xiàn)頂管作業(yè)范圍多處路面有空洞塌陷現(xiàn)象，塌陷區(qū)域以上只靠一層瀝青路面覆蓋，車輛通過時(shí)隨時(shí)都會(huì)塌掉，目前已揭開瀝青路面，將空洞暴露出。具體位置為：

1)31號(hào)～32號(hào)、32號(hào)沉井南側(cè)、34號(hào)～35號(hào)、35號(hào)～36號(hào)頂管井之間有4處空洞。

2)41號(hào)～42號(hào)頂管井之間有2處空洞。

3)43號(hào)沉井南側(cè)有1處空洞。

4)路面頂管作業(yè)范圍3 m及沉井四周5 m多處路面有空洞塌陷現(xiàn)象，多處發(fā)生下沉，尚不清楚下部是否有空洞現(xiàn)象。

1.3 安全隱患

由于中水管線、熱力管線、雨污水管線均在道路范圍鋪設(shè)，下部是否有空洞現(xiàn)象尚不清楚。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，且避免將來路基下有空洞容易出現(xiàn)管道拉裂、路面塌陷等安全事故，需要進(jìn)行路基加固。

1.4 沉降原因分析

頂管施工過程中產(chǎn)生地面塌陷的原因是頂管頂進(jìn)過程中對周圍土體發(fā)生擾動(dòng)，頂管段處于砂層，排泥時(shí)帶出大量泥沙，引起管道上部土發(fā)生塌陷，以致瀝青混凝土路面下部出現(xiàn)空洞并多處塌陷。

1.5 優(yōu)先采用注漿加固法

針對上述因頂管引起路面塌陷處理，優(yōu)先采用水泥漿(漿液)進(jìn)行處理，將路基下頂管軟弱部位滲透充填、凝結(jié)固化土體，提高路基承載力，減少沉陷。

1)注漿處理速度快，污染小。

2)工藝先進(jìn)，實(shí)踐證明處理效果理想。

1.6 方案確定

道路施工中已對空洞塌陷部位路面外擴(kuò)3 m，下挖2 m范圍需全部進(jìn)行挖除，采用分層回填碾壓至土路基高程，保證回填壓實(shí)質(zhì)量。

采用水泥粉煤灰對土體進(jìn)行注漿加固，解決沉井四周及頂管管線兩側(cè)土體的沉陷，以便提高道路的承載力。

2 編制依據(jù)

1)依據(jù)國家和建設(shè)部有關(guān)法律法規(guī)、施工驗(yàn)收規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)等。

2)新晉祠路(長風(fēng)西街—冶峪河)施工圖紙。

3)施工現(xiàn)場踏勘、調(diào)查咨詢所獲取的資料。

4)工程測量規(guī)范。

5)鉆孔壓漿技術(shù)操作規(guī)程。

6)J 220—2002,建筑地基處理規(guī)程。

7)JGJ 123—2012,既有建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)程。

8)錨固與注漿技術(shù)手冊。

3 地質(zhì)勘探資料

根據(jù)勘探揭露地層情況，擬建場地在勘探深度范圍內(nèi)主要由第四系全新統(tǒng)沖洪積而成的粉土、砂類土等構(gòu)成。

4 注漿孔平面布置

4.1 注漿參數(shù)

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，第①層為填土、第②層為粉土、第③層為細(xì)中砂、第④層為中砂夾粉土層。

對于砂性土層，由于地層空隙較大，漿液以填充固結(jié)為主，對于粉土，由于污水沉井周圍土體塌陷，造成原狀土的體積與結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，地層空隙變大，可按滲透灌漿理論進(jìn)行計(jì)算，注漿壓力取0.5 MPa。

漿液擴(kuò)散半徑r的計(jì)算：

其中,k為滲透系數(shù)，cm/s,取值為1.2×10-4；h為灌漿壓力,取值為0.5MPa；β為漿液粘度對水的粘度比，1∶1；ro為注漿管半徑，取2.4cm；t為注漿時(shí)間，s，6min×60；n為孔隙率，取0.717。

根據(jù)計(jì)算r1=0.6m,漿液擴(kuò)散半徑為0.6m。

4.2 注漿孔布置

根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況，注漿孔要保證漿液互相重疊，使?jié){液在加固范圍內(nèi)連成一個(gè)整體。根據(jù)漿液的擴(kuò)散半徑0.6m，鉆孔排距取1.0m，每個(gè)孔的有效滲透半徑大于0.6m；花管長10m～15m，外露地面15cm。呈梅花形布置，注漿孔間距為1m×1m。梅花形布置圖見圖1，漿液滲透圖見圖2。

5 豎向注漿孔范圍

注漿管布置在頂管外徑各3m范圍，沉井四周5m范圍。沉井深度10m～15m。注漿機(jī)采用京探200型鉆機(jī)3臺(tái)。

頂管范圍內(nèi)注漿：從路基下2m開始至頂管管道中部。

沉井范圍注漿：沉井周圍土體塌陷影響范圍為近似拋物線，注漿管的深度應(yīng)根據(jù)此拋物線打設(shè)，注漿深度在路基下至沉井底部。

具體工程量及注漿量根據(jù)現(xiàn)場施工情況實(shí)際確定(注：加固范圍可根據(jù)開挖效果，在后續(xù)施工中作適當(dāng)調(diào)整)。

6 施工方案

根據(jù)現(xiàn)場具體條件，施工工期要求用電、用水狀況和作業(yè)的安排，盡可能科學(xué)地進(jìn)行平面布局，并做好環(huán)境衛(wèi)生工作。

1)成孔：

a.采用ZGYX410型液壓行走潛孔鉆車沖擊鉆或尖鉆頭氣沖成孔，成孔直徑110mm，鉆孔垂直度小于1.0%，孔位偏差小于50mm；

b.根據(jù)施工現(xiàn)場土質(zhì)采用液壓沖擊鉆機(jī)成孔，并進(jìn)行全程套管跟進(jìn)成孔。在已完成的鉆孔中用濃泥漿進(jìn)行清孔，排除粗顆粒渣土；

c.鉆孔深度可根據(jù)頂管及沉井的深度進(jìn)行確定。

2)制作花管：

注漿花管采用φ48mm鋼管，注漿孔眼豎向間隔為30cm，注漿孔眼孔徑10mm，同一截面上對稱分布4個(gè)孔眼。注漿施工中鋼管長度不足時(shí)連接采用焊接。

3)制漿：

注漿漿液采用水泥—粉煤灰漿液的重量比為：水泥∶粉煤灰=1∶15%；水泥料∶水=1∶1，漿液比重在1.5t/m3以上，漿液初凝時(shí)間約12h左右，終凝時(shí)間約16h～18h。

4)注漿：

a.下入花管：將制作好的花管插入孔底，將注漿孔孔隙用水泥封堵，長度不小于30cm，待水泥終凝后方可注漿。

b.注漿設(shè)備：使用京探200型液壓機(jī)注漿，容許灌漿壓力值與填筑土的密實(shí)度、探孔深度、位置及注漿次序等許多因素有關(guān)，現(xiàn)根據(jù)查閱相關(guān)施工資料初步擬定路基下2m注漿壓力0.3MPa～0.8MPa，正常灌注過程中為0.3MPa～0.8MPa之間。壓力最終控制在1MPa，注漿量小于1L/min并穩(wěn)壓3min后注漿停止。

c.根據(jù)施工現(xiàn)場土質(zhì)為砂土層，注漿壓力應(yīng)做適當(dāng)調(diào)整，加固后土體抗壓強(qiáng)度不得小于1MPa。注漿過程中發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)漏漿嚴(yán)重，一定是發(fā)現(xiàn)地下有流砂層，這時(shí)可摻入適量的水玻璃作為速凝劑。必須待孔口處漿料凝固后方能開始灌漿。凝結(jié)時(shí)間一般為2d～5d。

d.本工程采用一次全孔注漿法，注漿完成后，采用混凝土封堵孔口，深度應(yīng)為30cm，孔口混凝土終凝后，方可進(jìn)行下一孔的注漿。注漿孔及注漿范圍示意圖見圖3。

e.注漿設(shè)備準(zhǔn)備：注漿機(jī)、注漿管、水泥漿液、注漿用水和用電的檢查，確保注漿連續(xù)進(jìn)行，不得中斷。

f.注漿施工順序：應(yīng)先注邊緣孔，后中間孔，同排注漿，跳隔(至少兩孔)施工；注邊孔時(shí)，隨時(shí)觀察路基是否穩(wěn)定。為保證注漿順利，注漿管應(yīng)伸出注漿孔25cm,注漿液待攪拌均勻后，方可壓注，注漿過程中要不間斷的攪拌，注漿的流量為8L/s。

g.注漿壓力控制原則：先控量，后控壓(即先注漿孔以定量為先決，后注漿孔以壓力控制為先決)。

7 注漿控制

整個(gè)注漿過程質(zhì)量控制非常重要，采用注漿壓力參數(shù)及注漿量雙指標(biāo)控制，并以注漿壓力的控制為主，注漿過程中，采用注漿壓力及注漿量逐漸提高法進(jìn)行注漿(即壓力由小到大，注漿量逐漸增加)，當(dāng)注漿壓力達(dá)到1.0MPa時(shí)，并穩(wěn)壓3min，則一孔注漿完成。如果在注漿過程中，發(fā)現(xiàn)注漿液量增大時(shí)，該孔有可能與地下裂隙貫通，應(yīng)立即停止注漿；必須等注漿液凝固后再注漿。

8 注漿異常現(xiàn)象的處理

1)串孔現(xiàn)象：注漿過程中，發(fā)現(xiàn)漿液從別的孔流出稱為串漿。如發(fā)生串漿時(shí)，有多臺(tái)注漿機(jī)的情況下，必須同時(shí)注漿，如只有一臺(tái)注漿機(jī)應(yīng)及時(shí)將串漿孔堵塞，待該管注漿時(shí)，將管內(nèi)雜物清除干凈，采用高壓水沖洗。

2)壓力升高：注漿過程中，水泥漿壓力突然升高，判斷可能發(fā)生堵管，立即停機(jī)檢查，可采用敲打疏通注漿管，無法疏通時(shí)要補(bǔ)管。

3)冒漿處理：水泥漿液通過土體孔隙流冒出地面，要多次反復(fù)處理，在冒漿處采用碎棉絮或速凝水泥封堵，如果封堵無效，則采取降壓、改變水灰比或孔隙灌濃水泥漿等辦法進(jìn)行處理。

9 注漿時(shí)的監(jiān)測措施

在注漿過程中，要隨時(shí)派專人監(jiān)測注漿地面沉降情況，如被加固地面有上抬的趨勢，立即停止注漿，嚴(yán)格控制注漿前后地面的上抬量不得超過2mm。

10 質(zhì)量檢驗(yàn)

在本工程頂管及沉井注漿加固中，采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)或者軸向鉆孔取樣進(jìn)行現(xiàn)場檢測。

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)：即在注漿前及注漿完工一周后，選擇有代表性的點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)。主要是檢測土體密實(shí)度和抗剪強(qiáng)度，以減少受壓路基沉降及變形。

軸向鉆孔取樣：在沉井及頂管周圍加固完成后，為了掌握加固是否達(dá)到預(yù)期效果，需要對加固質(zhì)量進(jìn)行檢測。加固檢測方法通過我部外委中心實(shí)驗(yàn)室，采用的是軸向鉆孔取樣檢測，鉆孔點(diǎn)的選取避開注漿孔的位置，在注漿孔之間，這樣選取的目的主要是為了檢測水泥漿液的有效滲透情況。取樣本做土體強(qiáng)度檢測是否達(dá)到1MPa，同時(shí)觀察加固土體的滲透性。綜合判斷檢測結(jié)果，看質(zhì)量是否滿足要求。不合格，進(jìn)行二次補(bǔ)強(qiáng)注漿。

11 結(jié)語

本次針對路面塌陷采用注漿處理，經(jīng)專人觀測路基能保持穩(wěn)固，沉降量在施工規(guī)范允許范圍之內(nèi)，證明此次注漿加固處理是成功的。

[1] 中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)巖石錨固與注漿技術(shù)專業(yè)委員會(huì).錨固與注漿技術(shù)手冊[M].北京：中國電力出版社,1999:325-328.

[2] 張永鈞,葉書麟.既有建筑地基基礎(chǔ)加固工程實(shí)例應(yīng)用手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2002:66-69.

[3] 楊曉東,夏可風(fēng).地基基礎(chǔ)工程與錨固注漿技術(shù)[A].2009年地基基礎(chǔ)工程與錨固注漿技術(shù)研討會(huì)論文集[C].北京：中國水利水電出版社,2009:150-155.

On construction scheme for grouting consolidation of roadbed collapses

Yan Haiyan

(No.2EngineeringCompany,TaiyuanMunicipalEngineeringCorporate,Taiyuan030024,China)

According to the fact and reasons for the roadbed collapses on some road, the paepr points out the treatment for the grouting consolidation, illustrates the grouting scheme from the allocation of the grouting holes, grouting scopes, and construction techniques, and proves by the quality inspection that the grouting consolidation technique is scientific and effective.

roadbed, grouting consolidation method, collapse, quality inspection

1009-6825(2017)07-0134-03

2016-12-28

閆海燕(1979- )，女，工程師

U416.2

A