袖閥管注漿在既有道路沉降病害處治中的應用

莊國方（上海建科工程咨詢有限公司，上海 200032）

0 引 言

公路路基的差異性沉降是影響路面結構整體穩(wěn)定性、行車安全性和舒適性的重要因素之一。針對已通車公路路基沉降病害問題，行業(yè)內常規(guī)處治方法通常是在舊路面上加鋪瀝青層。但是，該方法不僅會增加路基附加荷載，而且還會加劇該部位的地基固結和路基沉降，從而形成路基加鋪—沉降—再加鋪的惡性循環(huán)。由此可見，只有提高路基及其下臥層土體的自身強度，才能從根本上解決日趨嚴峻的已通車公路路基的沉降問題。

袖閥管注漿技術是由法國索列坦公司首先研發(fā)并提出的一種注漿工法。該工法能有效保證所注漿液在加固土體中的均勻性，并能很好地控制注漿過程中的漿液壓力及漿液擴散范圍。

目前，袖閥管注漿工藝已在軟土地基、隧道工程、路基及堤壩加固等各類工程中得到了較為廣泛的應用，并能獲得較好的加固效果。以浙江沿海某既有公路某一路段軟土地基處治工程為例，在路堤邊坡處采用袖閥管注漿技術進行側向鉆孔注漿，最終取得了較好的路基加固效果。袖閥管注漿法在該工程中的成功應用，為沿海既有公路路基的沉降處治工程提供了一定的借鑒。

1 工程概況

浙江沿海某既有公路的沉降處治工程某路段，其最不良地質條件主要是淺部分布著較為深厚的軟土，包括第 ②2層淤泥土和第 ②3層淤泥質（亞）黏土～亞黏土。第 ②2層淤泥土，局部夾薄層亞砂土，含腐殖物，埋深 8 m～13.8 m，層厚5.6 m～11.7 m，層底標高 －12.04 m～4.75 m，全線廣泛分布。第 ②3層淤泥質（亞）黏土～亞黏土，存在貝殼碎屑和少量腐殖物，有亞砂土、粉砂夾層，埋深 10.1 m～15.2 m，層厚 0.5 m～3.9 m，層底標高 －12.84 m～ －6.15 m。

該路段自通車運營以來，每年路面沉降量均達到 5 cm～6 cm，以往均采用加鋪瀝青進行處理，合計加鋪厚度已達到 17.5 cm。但是，加鋪路面瀝青層其實是對路基增加了新的荷載，會對軟土地基產(chǎn)生新的附加應力，從而進一步引起地基土固結壓縮變形，恢復通車一段時間后就會產(chǎn)生新的差異性沉降，最終導致路基加鋪—沉降—加鋪的惡性循環(huán)。因此，提高路基及其下臥層土體的自身強度，是解決本路段路基差異性沉降病害問題的根本方法。

2 袖閥管注漿加固技術

對于既有已通車公路，在不影響正常交通通行的基礎上，從路堤邊坡處垂直或傾斜鉆孔，當鉆進至設計鉆孔深度后，插入袖閥管，然后將水泥漿液等固化漿液按一定壓力注入至該段路基土體內，從而增強土體黏結強度及密實度，提高軟土地基的黏聚力和內摩擦角，最終起到加固土體的作用。本路段路基兩側采用的側向袖閥管引孔直徑為110 mm，引孔深度則按照具體位置加以確定。路堤兩側每排引孔設計孔距為 1 m，排距為 0.5 m，并且呈梅花形布置。注漿漿液采用 PO42.5 普通硅酸鹽水泥配置，設計每延米的注漿水泥用量約為 50 kg，其實際用量要根據(jù)現(xiàn)場施工情況進行調整。

3 袖閥管注漿施工工藝

既有已通車公路采用側向袖閥管注漿法進行處治的主要施工流程，如圖 1 所示。主要包括施工準備、路基邊坡處側向鉆孔、側向袖閥管插入、袖閥管周邊路堤空隙填充、側向輻射注漿、結束注漿、施工結束后培土恢復邊坡等工序。

圖1 側向袖閥管注漿工藝施工流程圖

3.1 施工準備

根據(jù)設計要求和實際地質條件，通過試驗等手段制定詳細的施工工藝參數(shù)。清除邊坡的樹根、雜草、垃圾等雜物，開挖路堤邊坡，平整施工作業(yè)面場地，以便鉆機平穩(wěn)就位。根據(jù)設計要求并結合實際，對鉆孔點位進行測量放線并打設木樁標記。

3.2 邊坡側向鉆孔

傾斜鉆進成孔采用泥漿護壁工藝，鉆進深度應滿足設計要求。鉆孔作業(yè)重點對孔位、鉆進角度、深度、各孔孔距等進行控制。過程中應嚴格做好施工記錄，為后續(xù)注漿作業(yè)提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

3.3 側向袖閥管插入

引孔完成后立即插入袖閥管。袖閥管長度根據(jù)引孔深度確定，并且保證袖閥管上口露出地面長度約 20 cm，以便注漿施工。袖閥管底部必須封閉，袖閥管插至孔底后再調整袖閥管位置，使其處于鉆孔的中心。袖閥管下管時可能會因孔內漿液浮力作用而不易下至孔底，此時可在管內注入清水，以克服浮力，確保其下放到位。

3.4 袖閥管周邊路堤空隙填充

為保證注漿效果，袖閥管注漿施工通常在成孔完成后立即灌注套殼料，或者在孔內插入袖閥管后灌入套殼料。本工程采用的是插入袖閥管后用混凝土材料填充袖閥管周邊路堤空隙的方法，具體施工方法是：使用合適直徑的鋼棒將混凝土填充材料強制灌進袖閥管周邊路堤的空隙，然后振搗夯實。

3.5 側向輻射注漿

混凝土填充材料強度滿足設計要求后，方可進行側向輻射注漿施工。為了防止注漿過程中出現(xiàn)冒漿或竄孔等現(xiàn)象，注漿施工時應采用隔 1 孔或 2 孔的跳注方式，并且采用從底往上的分層注漿方法。注漿分層高度為 1 m，即：每注漿 1 m 后，注漿管須往上提升 1 m；直至單孔注漿量達到設計要求為止。

注漿過程中要嚴格控制注漿壓力、漿液比重和注漿時間，以保證注漿量，并且實時監(jiān)測路面隆起情況。如果出現(xiàn)冒漿或路面隆起較大等異?，F(xiàn)象，應立即停止注漿，查明原因并制定相應措施后方可繼續(xù)注漿。一般可采用減小注漿壓力或間歇式注漿等方式進行處理。

每孔注漿完成后，應及時用水清洗袖閥管，保持管內干凈并蓋好管口，以便注漿不合格時可以進行二次注漿。注漿質量驗收合格后，采用水泥砂漿進行封堵。

3.6 培土恢復邊坡

袖閥管注漿施工結束 7 d 后，對原邊坡進行恢復和護坡綠化工作。如果邊坡表面發(fā)現(xiàn)有水泥板結等情況，應翻松清理相應水泥板塊，并且從其他地方移取一定的可耕植新鮮表土，按要求鋪上，以利于后續(xù)該路段植被的恢復。

4 施工過程路面變形監(jiān)測分析

路面的變形監(jiān)測對施工具有非常重要的指導意義。施工過程中應根據(jù)路面隆沉的變化情況，及時調整引孔鉆進速度、注漿壓力和注漿量等施工參數(shù)，以防因路面沉降或隆起過大而造成路面開裂。

本路段共布置了 20 個變形觀測點，在左、右半幅路面對稱布置 10 個，在整個施工期間平均每 3 d 觀測一次路面高程變化。圖 2 反映了該工程路段右半幅所布設的路面監(jiān)測點的高程差變化曲線。對于右半幅路面，安排兩臺鉆機從 8月 3 日至 8 月 18 日同時進行側向鉆孔施工，由于鉆孔施工孔徑范圍內土體被掏空，使得地基土呈現(xiàn)局部蜂窩狀，所以在路基及車輛荷載的作用下，該部位路面會出現(xiàn)不同程度的沉降，特別是與鉆孔位置相對應路面沉降較大，因而在這段時間內，所有路面監(jiān)測點的高程均隨著鉆孔時間的推移而不斷降低，具體表現(xiàn)為高程差曲線不斷下降且數(shù)值均為負值。從 8 月 19 日開始，同時進行鉆孔和注漿施工，注漿時，水泥漿液在注漿壓力作用下沖開袖閥管的橡膠套，不斷注入土體的裂隙或孔隙中。大量漿液擠入地基土中就會引起路面的隆起，注漿點所對應的路面部位就會出現(xiàn)不同程度的抬升，而未注漿部位所對應路面仍然在不斷地下沉，具體表現(xiàn)為在高程差曲線上一部分觀測點的曲線不斷上升，而另一部分觀測點的曲線仍在下降。同時，由圖 2 還可以看出，某些觀測點高程差曲線會出現(xiàn)上升后又下降的情況。究其原因，主要是隨著時間的推移，漿液注入地基土中后，水泥漿液固化后體積收縮以及地基土孔隙水消散。

圖2 右半幅路面觀測點高程差曲線

圖3 反映了該工程路段左半幅所布設的路面監(jiān)測點高程差變化曲線，其施工情況與右半幅相似。從 9 月 9 日至 9月 16 日兩臺鉆機同時進行側向鉆孔施工，在此施工階段，在路基及車輛荷載的作用下，路面會出現(xiàn)不同程度的沉降，所有的路面監(jiān)測點高程均會隨著鉆孔時間的推移而不斷降低。從 9 月 18 日開始，同時進行鉆孔和注漿施工，會發(fā)現(xiàn)注漿部位所對應的路面會出現(xiàn)不同程度的抬升，而未注漿部位所對應路面仍然在不斷地下沉。

圖3 左半幅路面觀測點高程差曲線

由于鉆孔后一般不超過 15 d 即進行注漿，而且注漿量不太大，同時注漿壓力一般不超過 0.5 MPa，因而施工過程中路面沉降值和隆起值均不大，基本不影響該路段行車的安全性和舒適性。同時，從現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，注漿后兩幅路面總體呈現(xiàn)抬升趨勢，說明對該段路基實施的注漿處理已見成效。

5 結 語

在側向袖閥管注漿施工全過程中，對路面沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析可知：在鉆孔施工過程中，路基表面會有一定沉降；而在注漿過程中漿液的灌入會引起路基的隆起；注漿完成后，兩幅路面總體呈現(xiàn)抬升趨勢，說明采用側向袖閥管注漿法對治理已通車公路路基差異性沉降病害具有較好的效果。