高壓注漿在城市道路路基加固中的應(yīng)用

劉靜

（蘭州市城市建設(shè)設(shè)計(jì)院市政所,甘肅蘭州730030）

高壓注漿在城市道路路基加固中的應(yīng)用

劉靜

（蘭州市城市建設(shè)設(shè)計(jì)院市政所,甘肅蘭州730030）

近年來(lái)，高壓注漿在市政建設(shè)項(xiàng)目中的應(yīng)用愈加廣泛，特別是在建成后的項(xiàng)目中使用取得了事半功倍的效果。不僅操作簡(jiǎn)便、施工快速，還能保護(hù)既有設(shè)施，大幅度降低工程投資。結(jié)合蘭州市新區(qū)一條城市道路路基加固的實(shí)例，探討高壓注漿的基本原理和具體的施工方案，并結(jié)合市政道路的特點(diǎn)，提出了設(shè)計(jì)、施工中應(yīng)注意的安全問(wèn)題。該工程使用狀況良好，節(jié)省投資，取得了較好的處理效果和經(jīng)濟(jì)效益，以供今后相似工程參考借鑒。

城市道路；路基加固；高壓注漿

1 概述

加固的城市道路為城市主干路，處于西北黃土地區(qū)，所處場(chǎng)地土層具有Ⅲ～Ⅳ自重濕陷性，局部有細(xì)砂層，地下水埋藏較深。道路路面鋪筑完成一年之后，由于沿線綠化帶滲水，造成車行道范圍內(nèi)路基出現(xiàn)大面積的不均勻沉降，由于道路線路較長(zhǎng)，道路斷面寬，處理面積十分巨大。如何在控制投資、不中斷交通的情況下解決路基失穩(wěn)問(wèn)題迫在眉睫。而高壓注漿的最大特點(diǎn)是破壞性小，可以在保護(hù)路面的前提下對(duì)深層路基進(jìn)行有效加固。

2 高壓注漿的加固原理

高壓注漿多用于建筑場(chǎng)地的加固，用于提高原狀土的承載力，特別是高層建筑物對(duì)地基承載力的要求較高，注漿壓力往往較大。近幾年來(lái)，由于其操作簡(jiǎn)單、處理效果穩(wěn)定，開始在市政建設(shè)項(xiàng)目中廣泛應(yīng)用。

高壓注漿的操作設(shè)備是一臺(tái)工程鉆孔機(jī)和高壓泥漿泵，鉆桿底部的噴嘴通過(guò)壓力向周邊噴射水泥漿，通過(guò)壓力和漿液填補(bǔ)土層中縫隙，加固周圍土體的同時(shí)與鉆孔造成的松散土體結(jié)合，形成柱狀的結(jié)構(gòu)。高壓漿液將一部分土體通過(guò)壓力和攜帶作用帶出，將漿液噴入結(jié)合部分土體形成柱體，從而提高了場(chǎng)地的承載力，增加土體密實(shí)度。

噴嘴可以設(shè)置噴射的方向，分為定向噴射、搖擺噴射、旋轉(zhuǎn)噴射三種，其中旋轉(zhuǎn)噴射的應(yīng)用最廣泛。根據(jù)工程對(duì)加固柱體（凝固體）直徑的不同要求，可以采用單管法、雙管法、多管法和攪拌噴射，其中攪拌噴射可以形成直徑達(dá)3 m的柱體結(jié)構(gòu)，由于雙管法和多管法需要更多的注漿管，而且噴頭設(shè)計(jì)復(fù)雜，所以單管法在工程中的應(yīng)用最廣泛。

3 路基加固的特殊要求

本次加固的道路已經(jīng)完成路面鋪筑工作近一年時(shí)間，跟原狀土加固的條件有很多不同，主要有以下幾個(gè)方面：

（1）道路全長(zhǎng)約10 km，道路斷面寬度為70 m，本次加固范圍為車行道中路基沉降部分（占比30%），加固總面積達(dá)12萬(wàn)m2，加固路線長(zhǎng)、面積大。道路斷面為5 m人行道+8 m非機(jī)動(dòng)車道+3m綠化帶+16 m車行道+6 m中間帶+16 m車行道+3 m綠化帶+8 m非機(jī)動(dòng)車道+5 m人行道=70 m。具體形式如圖1所示。

（2）路幅范圍內(nèi)綠化帶總寬度為12 m，綠植在西北地區(qū)成活需要不斷進(jìn)行澆灌，綠化帶防水設(shè)施失效，水毀是造成路基局部失穩(wěn)的重要因素。加固措施要能夠阻隔綠植灌溉多余水體進(jìn)入車行道。

（3）路面結(jié)構(gòu)已經(jīng)鋪裝完畢，大面積拆除造價(jià)高，工程投資受限。

（4）西北地區(qū)綠化種植成本較高，成活樹木十分不易，需要大量的管護(hù)工作，園林部門不同意挖除綠化帶增設(shè)防水設(shè)施。

圖1 道路斷面形式（單位：m）

4 高壓注漿加固路基的具體應(yīng)用

4.1 鉆孔深度的確定

鉆孔深度是高壓注漿中重要的設(shè)計(jì)參數(shù)。加固道路路面結(jié)構(gòu)形式為瀝青混凝土路面，結(jié)構(gòu)層厚度73 cm，綠化帶種植深度為1.5 m。鉆孔深度必須超過(guò)綠植種植深度，并且滿足車行道受力范圍深度，最終確定鉆孔深度為2.5 m和3.5 m，2.5 m深鉆孔設(shè)置在車行道范圍內(nèi)，3.5 m深鉆孔設(shè)置在綠化帶外側(cè)車行道下。

4.2 孔徑確定

為了確保已建路面最小程度地受到破損，最終確定注漿有效影響半徑為0.5 m，注漿孔成梅花形分布，建議為1.3 m，有效柱體間距0.3 m。在鄰近綠化帶一側(cè)孔間距進(jìn)行加密，成直線分布，兩排交錯(cuò)布置，孔間距尺寸為1.0 m，有效柱體間距為零，在綠化帶一側(cè)形成隔水墻，阻止水體滲入車行道下方的路基。

4.3 注漿壓力

注漿壓力越大，對(duì)路基土的加固效果越好，但考慮道路既有道路路面已經(jīng)建成，為減少對(duì)路面的破壞，注漿過(guò)程中采用不同的壓力值，路面結(jié)構(gòu)層（73 cm）以下注漿壓力為2.0～3.0 MPa，路面結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)注漿壓力為0.5～0.6 MPa。

4.4 水泥漿的比例

采用單管法施工，水泥漿的水灰比為1.0～1.5，密度為1.35～1.50 g/cm3，固結(jié)后柱體抗壓強(qiáng)度不小于15 MPa。水泥漿使用時(shí)應(yīng)進(jìn)行攪拌，施工溫度不得低于10℃，否則應(yīng)適當(dāng)添加外加劑，增加漿液的流動(dòng)性。

4.5 承載力值

根據(jù)城市道路路基設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)路基承載力的相關(guān)要求，設(shè)計(jì)要求注漿完成后，道路路表承載力不小于200 kPa。采用靜載荷檢驗(yàn)路基加固后的承載力，包括平板荷載試驗(yàn)或者孔內(nèi)荷載試驗(yàn)，檢驗(yàn)時(shí)間為注漿完成后1個(gè)月，隨即抽取檢驗(yàn)點(diǎn)，原則上100 m2抽取一組檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，確保加固效果。

4.6 施工機(jī)具布置

道路單向車行道寬度為16 m，采用兩臺(tái)機(jī)具進(jìn)行施工作業(yè)，一個(gè)道路斷面可同時(shí)布設(shè)四臺(tái)機(jī)具同時(shí)作業(yè)，增加施工進(jìn)度，提高施工效率。

5 高壓注漿加固路基應(yīng)注意的問(wèn)題

道路路基加固，特別是建成道路的路基加固，其設(shè)計(jì)要求和施工操作跟原狀土加固（項(xiàng)目建成加固）有很多不同，必須考慮多方面因素的制約，城市道路下面管網(wǎng)密集，需考慮詳細(xì)的施工方案，確保工程安全，具體操作注意事項(xiàng)如下。

5.1 噴射方向選擇

工程施工中采用旋噴和定噴相結(jié)合的方式，其中旋噴是一邊提升鉆桿一邊噴射水泥漿，在土體中形成圓形柱體物，但在靠近綠化帶一側(cè)的兩排鉆孔，采用定噴方式，在綠化帶外側(cè)形成兩道隔水墻，墻身高度3.5 m，有效阻隔水體進(jìn)入車行道，起到封存的作用。

5.2 跑漿問(wèn)題

道路下土層局部存在細(xì)砂層或者黃土洞穴，出現(xiàn)局部鉆孔大量跑漿問(wèn)題，剛開始漿液在路基下向四周擴(kuò)散，起到良好的加固效果，但隨著下部漿液飽和，漿體開始對(duì)路面形成壓力，造成路面破壞、鼓包，這種上抬力對(duì)路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定造成不良影響。施工中必須控制好噴漿壓力，根據(jù)孔口冒漿量判斷注漿的飽和程度，需要積累大量施工經(jīng)驗(yàn)。

5.3 漿液離析

由于施工現(xiàn)場(chǎng)距離較長(zhǎng)，集中調(diào)和漿液存在距離大、溫度不穩(wěn)定的情況，造成漿液運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)后出現(xiàn)離析現(xiàn)象，對(duì)凝固柱體的強(qiáng)度造成很大影響，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)大量實(shí)驗(yàn)，最終確定現(xiàn)場(chǎng)調(diào)制漿液，一邊攪拌一邊注漿，確保了柱體的抗壓強(qiáng)度。

5.4 管網(wǎng)保護(hù)

由于道路已經(jīng)建成，城市道路下面管網(wǎng)設(shè)施較多，加固過(guò)程中需要采取必要的工程措施進(jìn)行保護(hù)。特別是對(duì)一些燃?xì)?、熱力、電力、電信管道和線路應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的摸排工作，考慮足夠的安全距離。在各種地下管線附近施工時(shí)，注漿壓力選擇低值，并與管線外壁保證50 cm以上的安全距離，對(duì)于燃?xì)?、熱力等管道，加固加密孔?減少噴漿壓力和孔深，即對(duì)管道上方土基進(jìn)行加固，又避免對(duì)管道造成擠壓、破壞。

6 結(jié)語(yǔ)

單管法高壓注漿具有施工快、成本低、工藝成熟的特點(diǎn)，但缺點(diǎn)是在路基中有效柱體直徑較小，需要設(shè)計(jì)的樁間距較小。由于受到城市道路地下管網(wǎng)的影響，施工中需要進(jìn)行詳細(xì)的布點(diǎn)和測(cè)量，確定鉆孔的工作量大、費(fèi)時(shí)多。對(duì)于埋設(shè)較深的管道，如污水管道，施工中應(yīng)在管道上方嚴(yán)格控制鉆孔深度，確保既有設(shè)施的安全。

該城市道路加固完成后，對(duì)路面進(jìn)行了銑刨、找平處理，然后鋪筑4 cm厚瀝青混凝土面層，道路使用狀況良好，與普通開挖換填的路基處理方式相比，節(jié)省投資約53%（不含路面結(jié)構(gòu)層的費(fèi)用），取得了較好的處理效果和經(jīng)濟(jì)效益。

U416.1

B

1009-7716（2017）11-0049-02

2017-08-02

劉靜（1977-），女，甘肅蘭州人，副高級(jí)工程師，從事道路及相關(guān)市政工程設(shè)計(jì)工作。

10.16799/j.cnki.csdqyf h.2017.11.014