非開(kāi)挖注漿加固工藝在滬嘉高速公路大修工程中的應(yīng)用

孫海波（上海市市政工程管理咨詢(xún)有限公司， 上海 200093）

1 工程背景

滬嘉高速公路是我國(guó)第一條高速公路，同時(shí)也是全國(guó)第一條將高速公路改造為城市快速路的高速公路。其具有一定的歷史意義和文物價(jià)值?，F(xiàn)在要將硬路肩改為行車(chē)道，而且是要通行大型貨車(chē)。如何將本身質(zhì)量不如原來(lái)行車(chē)道的硬路肩改造成能滿(mǎn)足行車(chē)要求的道路，是設(shè)計(jì)頭痛的一件事。如果全部將硬路肩采用鋼筋混凝土基層方案修復(fù)，不但投資大、交通壓力大、社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)大，而且考慮到本次為道路等級(jí)調(diào)整后的過(guò)渡改造，今后滬嘉高速公路還存在調(diào)整的可能。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)，根據(jù)取芯結(jié)構(gòu)，通過(guò)驗(yàn)收彎沉值的驗(yàn)算，推測(cè)注漿加罩后道路可維持 3 a～5 a 的使用。從節(jié)約能源資源、減小環(huán)境污染、施工速度快、對(duì)交通干擾小、對(duì)原路基擾動(dòng)小出發(fā)，決定采用“注漿補(bǔ)強(qiáng)”的方案。

2 注漿方案的確定

2.1 注漿范圍

滬嘉二期工程范圍為南起上海中環(huán)立交(樁號(hào) K11+079.38)、北至 G1501 立交以南(樁號(hào) K27+140)，全長(zhǎng)約16.06 km。根據(jù)本次工程的設(shè)計(jì)要求及甲方提供的相關(guān)文件說(shuō)明，將對(duì)滬嘉高速公路上下行 K14+000～K27+140 范圍內(nèi) PSSI 值小于 60～80 之間的硬路肩，進(jìn)行非開(kāi)挖注漿加固。工程范圍約占全路段的 50%。

2.2 注漿流程

每一區(qū)段的注漿流程為：試驗(yàn)路段取芯→按路面結(jié)構(gòu)厚度修正孔深→檢測(cè)彎沉值→分析現(xiàn)已存在的裂縫位置及深度→按試驗(yàn)要求的孔距布孔→對(duì)裂縫路段進(jìn)行針對(duì)性加密并調(diào)整孔深→注漿孔編號(hào)后進(jìn)行注漿→記錄注漿過(guò)程中各類(lèi)參數(shù)→養(yǎng)護(hù)→彎沉復(fù)測(cè)→同位置取芯→整理數(shù)據(jù)、結(jié)論判斷、行文。

2.3 布孔方式

硬路肩注漿采用垂直路面的方式下注。孔位呈梅花形布設(shè)，在硬路肩范圍橫向布設(shè) 3 排。具體布孔方式，詳見(jiàn)圖 1。

圖 1 硬路肩注漿布孔方式示意圖

2.4 注漿壓力

在路面結(jié)構(gòu)加固注漿時(shí)，注漿壓力 0.2 MPa～1.0 MPa；在路基加固注漿時(shí)，注漿壓力 0.8 MPa～1.5 MPa。注漿初壓宜為 0.1 MPa～0.3 MPa，再逐步提高壓力，終壓以設(shè)計(jì)推薦值作為參考，并確保邊坡上無(wú)漿液外冒。

2.5 注漿材料配合比及性能要求

(1) 注漿材料采用地聚劑注漿混合料。其配合比如下。

路面加固：采用快凝早強(qiáng)型，重量配合比(地聚合物注漿料：細(xì)集料：水)為 1：(1.5～2.5)：(0.5～0.6)。

路基加固：重量配合比(地聚合物注漿料：細(xì)集料：水)=1：(0～0.5)：(0.5～0.6)。

(2) 地聚劑技術(shù)性能滿(mǎn)足主要技術(shù)性能要求。

路面加固：1 d 抗壓強(qiáng)度≥2 MPa，7 d 抗壓強(qiáng)度≥20 MPa，28 d 抗壓強(qiáng)度≥30 MPa。注漿混合料固結(jié)體的主要技術(shù)性能要求：7 d 抗壓強(qiáng)度≥10 MPa，28 d 抗壓強(qiáng)度≥15 MPa。

路基加固：7 d 抗壓強(qiáng)度≥2.45 MPa，28 d 抗壓強(qiáng)度≥4.2 MPa。注漿混合料固結(jié)體的主要技術(shù)性能要求：7 d抗壓強(qiáng)度≥2.45 MPa，28 d 抗壓強(qiáng)度≥3.5 MPa。

漿液性能：漿液流動(dòng)度≤15s，泌水率≤0.4%，收縮率控制在 1% 左右。

其他詳見(jiàn) SZ-G-B04—2007《公路路基與基層地聚物注漿加固技術(shù)規(guī)程》的要求。

2.6 注漿量要求

路面加固：90 kg/m2～120 kg/m2。

路面及路基加固：兩種類(lèi)型的混合料共 90 kg/m2～150 kg/m2。

以上用量?jī)H供參考，操作時(shí)要按現(xiàn)場(chǎng)記錄用量。

2.7 檢測(cè)要求

在進(jìn)行試驗(yàn)段施工前，對(duì)此段道路進(jìn)行彎沉復(fù)測(cè)。

經(jīng)注漿加固后，要求路段代表彎沉值≯2 1.0(0.01 mm)。

最終成果應(yīng)按每 5 m 設(shè) 1 個(gè)點(diǎn)實(shí)測(cè)彎沉，并分別就里程樁號(hào)、注漿方案、漿液配比、漿液用量、注漿壓力、注漿前彎沉、注漿后彎沉、是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求等內(nèi)容列表成文。

2.8 其 他

若施工過(guò)程中遇路面頂起、冒漿等情況，應(yīng)及時(shí)停止，并記錄當(dāng)時(shí)注漿壓力、孔深、路面頂起高度、冒漿量等各種參數(shù)。在影響范圍外，降低注漿壓力后，再進(jìn)一步注漿施工。

3 施工部署

(1) 在施工之前，先進(jìn)行原路面回彈彎沉及鉆孔探深等準(zhǔn)備工作。

(2) 施工步驟采取鉆孔、注漿流水作業(yè)施工法，即鉆即注，防止發(fā)生坍孔現(xiàn)象。

(3) 硬路肩注漿采用雙層注漿施工順序。先進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)注漿，再完成路基注漿。

(4) 施工方法和手段。

① 鉆孔：結(jié)構(gòu)層鉆孔先采用氣動(dòng)式鉆孔機(jī)穿透路面結(jié)構(gòu)層；再使用氣動(dòng)錘與 Φ22 加深鐵桿，加深至要求的深度。

② 注漿：采用 SYB/50-I 型液壓注漿泵進(jìn)行插管壓密注漿。

4 主要技術(shù)措施

本次硬路肩注漿分兩層進(jìn)行加固，即：結(jié)構(gòu)層加固(路面下 0.7 m～1 m)和土基加固(路面下 1.2 m～1.5 m)。

注漿的布孔位置及深度的原則，如上所述。現(xiàn)場(chǎng)將根據(jù)調(diào)研后的彎沉情況及路面病害情況予以調(diào)整確定。

4.1 基層加固技術(shù)要求

基層加固就是針對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)層的部分缺陷部位進(jìn)行加固，加固深度在現(xiàn)有路面至三渣層底與土基之間(約路面下1 m)的范圍內(nèi)，通過(guò)注漿使該部位結(jié)構(gòu)層得到補(bǔ)強(qiáng)，形成較為完整的整體(道路硬殼層)。一方面將減少土基注漿時(shí)缺陷路面冒漿及工作壓力的損失，另一方面也為加固后及時(shí)開(kāi)放交通打下了良好的基礎(chǔ)。

4.2 路基加固技術(shù)要求

路基注漿的目的是通過(guò)高壓注漿使現(xiàn)有路基內(nèi)的孔隙得到填充，使土內(nèi)的多余水分被擠出并形成較為穩(wěn)定的土體固結(jié)層，從而達(dá)到土路基的穩(wěn)定?？紤]到需要快速開(kāi)放交通，注漿材料也采用 SD-II 型地聚合物灌漿材料。

4.3 注漿工藝(工序)

本項(xiàng)目注漿加固采用成熟的壓密注漿工藝。其中，基層注漿的深度將根據(jù)路面結(jié)構(gòu)層的缺陷部位確定(一般為路面下 0.7 m～1 m 以?xún)?nèi))，路基注漿深度在路面下 1.2 m～1.5 m。具體視調(diào)研結(jié)果再予以確定。

雙層注漿先進(jìn)行基層注漿，再進(jìn)行路基注漿；分兩次完成。

具體工序如下：

彎沉檢測(cè)→布孔→鉆孔→清孔→注漿料準(zhǔn)備→濾漿→埋漿管→注漿→靜壓→注漿→冒漿孔封堵(或補(bǔ)漿)→拔管→注漿孔封堵→養(yǎng)護(hù)→路基注漿(步驟同上)→后彎沉檢測(cè)(加固效果自檢)→補(bǔ)漿(步驟同注漿)→交工驗(yàn)收。

(1) 布孔：注漿孔采取基層孔和土基孔雙層布孔法。單層布孔孔位間距 2 m；加固排距為 1 m，布 3 排孔，呈“品”字形交叉布置。具體根據(jù)路面病害的實(shí)際情況和原路面彎沉值給予調(diào)整(加密或放寬)、移位，全部為垂直孔。

(2) 孔徑：Ф50 (漿管直徑 Ф32)。

(3) 注漿料準(zhǔn)備：均采用地聚合物灌漿材料。

(4) 基層注漿泵工作壓力控制≯0.5 MPa (路基注漿≯1.0 MPa)。當(dāng)基層注漿壓力達(dá)到 0.5 MPa (或路基注漿壓力達(dá)到 1 MPa)，或出現(xiàn)漏漿、路面抬升等異常情況(管內(nèi)壓力＞0.1 MPa)時(shí)，則應(yīng)停止注漿。

(5) 注漿順序：按車(chē)輛行駛方向依次注漿，外側(cè)一排孔先行進(jìn)行注漿封閉，再進(jìn)行內(nèi)側(cè)兩排側(cè)孔注漿。

5 注漿效果分析與結(jié)論

通過(guò)硬路肩注漿前后彎沉的自檢匯總和對(duì)比分析，得出如下結(jié)論。

(1) PSSI 值為 60～80 時(shí)，通過(guò)一次注漿，彎沉提升較明顯；對(duì)局部彎沉較大的，通過(guò)二次補(bǔ)漿即可提升到控制彎沉值。

(2) PSSI 值＜60 的區(qū)段，通過(guò)一次注漿，盡管彎沉提升明顯，但由于初始彎沉較大，仍需要通過(guò)多次補(bǔ)漿。由于全部提升至彎沉控制值 21 的難度較大，部分路段需要采取其他措施對(duì)道路進(jìn)行加固。

(3) 注漿用于適合的 PSSI 評(píng)定范圍的路段。若施工質(zhì)量較好，基本可達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限。

6 建 議

(1) 注漿加固對(duì)檢測(cè)的要求較高。要求數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；要求施工自測(cè)、監(jiān)理復(fù)測(cè)、第三方檢測(cè)評(píng)定，以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

(2) 強(qiáng)調(diào)彎沉不達(dá)標(biāo)路段不可進(jìn)入下道工序。

(3) 硬路肩損壞相對(duì)嚴(yán)重，為 PSSI 值較小路段。建議采用鋼筋混凝土基層方案。

(4) 根據(jù)目前資料判別，邊坡穩(wěn)定性能滿(mǎn)足今后使用要求，但長(zhǎng)時(shí)間集中?？繚M(mǎn)載車(chē)輛對(duì)結(jié)構(gòu)相對(duì)薄弱的硬路肩存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。硬路肩注漿無(wú)法改變結(jié)構(gòu)本身的不足，用于重車(chē)通行存在風(fēng)險(xiǎn)，超載更會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)造成影響。若采取禁止大型貨車(chē)措施，更能提高硬路肩、邊坡的使用壽命，防止裂縫。應(yīng)選擇高路堤或硬路肩彎沉較差路段進(jìn)行位移檢測(cè)，提前預(yù)警。為了提升硬路肩結(jié)構(gòu)保有度，硬路肩上載重車(chē)輛應(yīng)限重 30 t。

(5) 注漿工藝對(duì)道路結(jié)構(gòu)是有一定的破壞作用的，路況好的路段也采用注漿反而會(huì)破壞路面結(jié)構(gòu)和路床的穩(wěn)定性，降低使用壽命。注漿是一種對(duì)老路病害進(jìn)行針對(duì)性整治的施工工藝。

(6) 對(duì)于 PSSI 值過(guò)低路段(＜60)，采用鋼筋混凝土基層方案改造，可以大幅提高硬路肩的保障度。

(7) 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)力度，尤其是加強(qiáng)對(duì)硬路肩路段和施工重點(diǎn)修復(fù)路段養(yǎng)護(hù)的力度，防患于未然。