注漿技術(shù)在高速公路路基處理中的應(yīng)用探討

趙 世 鑫

(山西路橋集團(tuán)陽(yáng)蟒高速公路有限責(zé)任公司,山西 太原 030012)

由于我國(guó)地理及氣候環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜，加之車(chē)輛多碾壓頻繁，導(dǎo)致高速公路路基易產(chǎn)生不均勻或者變形，發(fā)生裂縫、沉陷、斷裂等現(xiàn)象，給公共交通安全造成危害。此類(lèi)問(wèn)題單從路面處理，難以得到徹底解決。采用注漿技術(shù)，可以穿過(guò)路面直達(dá)路基，進(jìn)行維修加工，達(dá)到完美修復(fù)。

1 注漿技術(shù)概述

1.1 概念分析

注漿技術(shù)，主要工藝是使用注漿設(shè)備，將漿液注入到公路路基的孔隙或孔洞中，使路基強(qiáng)度得到增強(qiáng)而變得緊密可靠，同時(shí)解決路基沉降問(wèn)題。

1.2 技術(shù)分類(lèi)

1)滲透注漿：在不改變?cè)坊馏w的基礎(chǔ)上，將漿液注入到土體的孔洞里，靠漿液壓力沖破障礙物的阻撓，趕出土體中水分，擠壓或填充土體中空隙，和土體中的顆粒緊密結(jié)合，增強(qiáng)土體的防滲透能力。

2)壓密注漿：憑借高強(qiáng)壓力，把較高濃度的黏稠漿液通過(guò)鉆孔向土體注入，依靠漿液向四周慢慢流動(dòng)，對(duì)土體實(shí)現(xiàn)擠壓，使其緊密而提高土體承受力。但漿液與土體不會(huì)相互滲透混為一體。此技術(shù)不適合用于透水性較差和含水量較高的軟土體。

3)劈裂注漿：漿液進(jìn)入土體的方式與滲透、壓密不同。是一種類(lèi)似裂開(kāi)的方式，并不和土體混在一起，進(jìn)入路基土體后，漿液隨壓力的增大而增加，土體發(fā)生劈裂后繼續(xù)填充，以增強(qiáng)土體的鞏固。主要用作鞏固路基土體和軟土體的防滲透，也適用于滲透功能不佳的土體。

1.3 作用及特點(diǎn)

注漿技術(shù)主要是加大路基土體密度與鞏固性，強(qiáng)化路基的穩(wěn)定性，提升路基的承載力，從而提高工程質(zhì)量，延長(zhǎng)使用壽命；其特點(diǎn)是工藝操作簡(jiǎn)單，作業(yè)成本低、速度快，使施工難度降低、困難減少，因而得到廣泛應(yīng)用。

2 注漿技術(shù)在高速公路路基處理中的應(yīng)用

2.1 高速公路路基問(wèn)題產(chǎn)生的原因

1)碾壓所致。高速公路屬于微膨脹收縮，來(lái)往車(chē)輛多、通行量大，路基大量碾壓，影響土體密實(shí)度，產(chǎn)生縫隙或不均勻沉降，造成路面開(kāi)裂。

2)水流影響。路基下方地下水如果活動(dòng)頻繁，或旁有水流，都會(huì)給路基造成沖擊，使土體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，穩(wěn)定性降低。情況嚴(yán)重者，綠色植物附近的路基會(huì)產(chǎn)生裂縫，土體出現(xiàn)橫向滑移。

3)基礎(chǔ)軟弱。路基下方如是軟弱層，其本身的滑動(dòng)會(huì)帶來(lái)路堤沿著同一方向滑動(dòng)，因?yàn)樘罘脚c挖方路基的水分多少和密實(shí)度都不一樣，一旦受到外力作用，路基間就會(huì)形成不均勻沉降。

2.2 注漿技術(shù)在路基處理中的應(yīng)用

1)選擇注漿設(shè)備。主要包括鉆機(jī)、鉆具等成孔設(shè)備；注漿泵、攪拌機(jī)、注漿管線總成、止?jié){塞和混合器等漿液的制備、輸送設(shè)備。如是高壓旋噴注漿，還需要空壓機(jī)。

2)選擇原材料。和易性較強(qiáng)、保水性較好的材料應(yīng)優(yōu)先選用，并確保對(duì)機(jī)械不能形成較大磨損。具體品種上，應(yīng)按照處理的不同情況需要，進(jìn)行選擇。如路基沉降處理，通常水泥、粉煤灰、早強(qiáng)劑及膨脹劑等是施工原料首選。

3)布孔。根據(jù)灌漿技術(shù)要求、路基地質(zhì)情況等進(jìn)行注漿布孔施工，一般為梅花形排列。

4)鉆孔。用鋼管和振動(dòng)器壓入土層，形成符合設(shè)計(jì)深度的孔洞。如遇障礙物，則換用鋼釬開(kāi)挖。鉆孔完成后，根據(jù)滲透、壓密或劈裂等不同的注漿技術(shù)要求，安置不同的注漿設(shè)施。

5)注漿。主要內(nèi)容包括注漿壓力、漿液濃度、注漿量及注漿順序等。同樣需要根據(jù)不同的注漿技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)置和實(shí)施。注漿結(jié)束后，還要檢查效果，發(fā)現(xiàn)注漿不充分的要補(bǔ)充，再行檢查，直至達(dá)標(biāo)。

3 相關(guān)工程案例分析

3.1 工程情況介紹

2010年7月某高速公路一立交匝道遭遇連續(xù)強(qiáng)降雨，致路面沉降約7 cm，路基開(kāi)裂形成長(zhǎng)約50 m寬約4 cm裂縫，右側(cè)土路肩處不同程度拉裂，邊坡水毀嚴(yán)重，所連接某大橋橋頭搭板脫空，給交通安全帶來(lái)嚴(yán)重影響。

該段路基寬13.75 m，路堤高7.5 m，路堤下部為土石混填，上部用山皮土填埋覆蓋。所在地域平坦，土層地質(zhì)不錯(cuò)。

3.2 路基破壞原因分析

1)地勢(shì)平坦致排水不暢，地表因連續(xù)降雨形成積水，長(zhǎng)期浸泡路基而使其軟化，路堤及地基材料的抗剪強(qiáng)度因此受到影響，而積水的靜水壓力及其滲透壓力，又加大了路堤下滑力，使得路堤開(kāi)裂損壞。

2)通過(guò)對(duì)該路段施工記錄的查閱及現(xiàn)場(chǎng)挖驗(yàn)，顯示路堤混填土石中大石塊居多，呈明顯孔隙，行車(chē)碾壓加之積水滲流沖刷，導(dǎo)致細(xì)粒填料流失，增大了已有孔隙，路堤強(qiáng)度降低，最終開(kāi)裂并發(fā)生沉降。

3)因橋梁排泄管道能力不足，橋面形成的積水長(zhǎng)期滯留、沖刷、侵蝕該段路基與橋頭連接處，滲透到堤內(nèi)填料，使其含水量飽和軟化，路基因此開(kāi)裂，邊坡水毀嚴(yán)重，橋頭搭板因此脫空。

3.3 處理方案

3.3.1主要內(nèi)容

1)對(duì)兩側(cè)邊坡高度3 m以?xún)?nèi)的路堤進(jìn)行壓力注漿加固處理。

2)完善路基兩側(cè)、橋頭及坡腳外的排水系統(tǒng)。

3)采用注漿處理主線橋頭搭板脫空。注漿前吹沙填充脫空部分，再行注漿。

4)對(duì)路面面層進(jìn)行銑刨，重新鋪筑。

3.3.2處理目的

1)加固路堤填料，提高土體力學(xué)強(qiáng)度及變形模量；

2)強(qiáng)化路堤填料抗?jié)B性，防止細(xì)顆粒填料因遭受侵蝕沖刷而流失；

3)對(duì)路堤土石混填部分形成的孔隙進(jìn)行填充，使其土體密實(shí)度和承載力得到增強(qiáng)和提高。

3.3.3注漿工程參數(shù)

根據(jù)注漿技術(shù)規(guī)范要求，依照路基邊坡壓力注漿試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)，確定如下工程參數(shù)：

1)布孔：按梅花形排列。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，漿液擴(kuò)散半徑在1.2 m～1.5 m，按要求取小值1.2 m作為布孔網(wǎng)距，即(1.2×2×1.2×2)m；注漿孔徑110 mm，深至路堤底面，邊坡布三排孔，從坡邊到路基深度依次為3 m,4.5 m,6 m，路基頂面孔深等于堤高，即7.5 m。

2)注漿壓力：根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在7.5 m注漿范圍內(nèi)，注漿壓力設(shè)定為0.2 MPa～1 MPa，隨深度變淺而降低(分段注漿)。

3)材料及配比：使用32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水灰1∶1。

4)注漿量：依據(jù)公式Q=AπR2Hkβ計(jì)算，其中，Q為每孔注入量，m3；A為漿液損耗系數(shù)，一般取1.15～1.30；R為漿液有效擴(kuò)散半徑，m；H為注漿孔深度，m；k為孔隙率；B為漿液充填系數(shù)。

按以上公式，依次計(jì)算出此次工程不同孔深的注漿量(如表1所示)。

表1 不同孔深注漿總量計(jì)算表

3.4 施工工藝

具體施工工藝流程如圖1所示。

3.5 質(zhì)量檢驗(yàn)

1)開(kāi)挖法：完成工程后7 d開(kāi)挖檢測(cè)，檢測(cè)點(diǎn)在該段路基邊坡注漿孔外側(cè)。從開(kāi)挖斷面可以看到，漿液均勻滲入，擴(kuò)散半徑大于1.2 m，相鄰兩孔注漿擴(kuò)散相互搭接緊密，形成較好的土體漿結(jié)，土體變形能力明顯提高。

2)變形觀測(cè)法：通車(chē)一年后經(jīng)實(shí)地觀測(cè)，該注漿處理段基本穩(wěn)定，未見(jiàn)新的裂縫、開(kāi)裂及沉降。

4 結(jié)語(yǔ)

運(yùn)用注漿技術(shù)進(jìn)行高速公路路基處理，作用明顯，效果理想，既節(jié)約成本，又能加快施工，意義重大，需要施工人員做好施工前的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研與實(shí)驗(yàn)，選取合適的方式，嚴(yán)格按工藝技術(shù)要求，規(guī)范施工，方能有效處理各種路基病害與損壞，取得較好的效果。建議對(duì)此技術(shù)予以大力推廣，并嘗試在其他相關(guān)領(lǐng)域試驗(yàn)推進(jìn)。

[1] 魏元紅.注漿技術(shù)在高速公路路基處理中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2015(23):21-22.

[2] 高仁和.注漿技術(shù)在高速公路路基處理中的應(yīng)用[J].科技展望,2015(5):34-36.

[3] 鄧 斌.注漿技術(shù)在高速公路路基處理中的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì),2015(13):109-110.

[4] 李榮斌.注漿技術(shù)在高速公路路基處理中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2015(21):89.