公路路基施工中壓力灌漿技術(shù)分析

文/黃小飛、廖敏

1 前言

在公路的使用過程中，難免會出現(xiàn)路面損壞狀況，對于高速公路，路況不僅僅是關(guān)系到了道路的正常行駛，還對過往車輛帶來了較大的安全隱患。高速公路最常出現(xiàn)的道路損壞現(xiàn)象是道路發(fā)生沉陷。針對道路沉陷，通常會采取壓力灌漿技術(shù)，對路面進(jìn)行修補(bǔ)[1]。這種方法通過高壓設(shè)備，將泥漿液壓入沉陷部位的鉆孔中。并在高壓下將沉陷部位的空氣和水，使得泥漿液和路面充分契合，形成一個堅固的整體，這樣凝結(jié)而成的固塊強(qiáng)度高、防滲性能好，能夠有效解決路面沉陷問題。在道路維護(hù)施工過程中，路基的壓力灌漿技術(shù)不斷發(fā)展，以其良好的效果和較低的施工成本著稱，在行業(yè)內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。

2 壓力灌漿技術(shù)

公路路基在施工環(huán)節(jié)中，壓力灌漿技術(shù)是極為重要的一項(xiàng)技術(shù)，被大量的應(yīng)用到實(shí)際施工中。在該技術(shù)的施工作業(yè)環(huán)節(jié)，首先是進(jìn)行鉆孔施工，然后通過專業(yè)的設(shè)備將準(zhǔn)備好的漿液灌入到孔內(nèi)，可以在內(nèi)部形成比較大的壓力作用，并且能夠像徑向或者切向方向進(jìn)行延展作用。在施工之后，會導(dǎo)致內(nèi)部土壤結(jié)構(gòu)密度的增加，小土層結(jié)構(gòu)部分的強(qiáng)度會下降，進(jìn)而導(dǎo)致了公路路基結(jié)構(gòu)的性能得以提升[2]。公路工程中比較普遍存在的是瀝青材料、水泥混凝土以及砂礫。因?yàn)楹芏嗤獠恳蛩厮a(chǎn)生的影響，公路工程在運(yùn)營了一定的時間之后，都會導(dǎo)致部分出現(xiàn)開裂、沉陷等問題，而壓力灌漿技術(shù)的合理使用能夠有效地進(jìn)行公路路基的加固處理，還能夠有效地延長其使用壽命，最終可以保證公路工程的整體質(zhì)量得以提升。灌漿施工方式比較多，有劈裂灌漿、壓密灌漿、滲透灌漿等等，這就需要結(jié)合不同的情況來選擇合適的灌漿技術(shù)，能夠更好的保證工程的質(zhì)量合格。劈裂灌漿方式一般都是應(yīng)用到防滲透、軟土、滲透性較差的路基地質(zhì)條件之下，灌漿施工的過程中，漿液會因?yàn)閴毫Φ倪B續(xù)作用向外部土體進(jìn)行擴(kuò)散，然后就能夠提升路基的穩(wěn)定性。壓密灌漿方式是利用壓力把漿液灌入到鉆孔內(nèi)，然后在內(nèi)部進(jìn)行連續(xù)擴(kuò)散反應(yīng)，就能夠保證土體結(jié)構(gòu)部分的緊密度提升，進(jìn)而可以提高路基結(jié)構(gòu)的承載性能，該方式最為主要的應(yīng)用就是軟土路基結(jié)構(gòu)形式。滲透灌漿法是利用準(zhǔn)備好的設(shè)備將合理的漿液直接灌入到空隙內(nèi)部，然后將內(nèi)部水分全部排出去，和土體組合成為穩(wěn)定的整體結(jié)構(gòu)，能夠保證路基具備較高的防滲性與防水性。

3 高速公路工程概況

此次施工路段長130km，路基寬度設(shè)計26m，路基分為整體式路基和分離式兩類。此路段臨江，臨江路段的路基高度根據(jù)水位而確定，經(jīng)實(shí)地檢測發(fā)現(xiàn)，此處河道窄小、流速大，并且沿岸有橋梁和隧道等交通設(shè)施，導(dǎo)致路基長度相對較短。并且發(fā)現(xiàn)路基的填充材料均是隧道和橋梁建設(shè)過程中產(chǎn)生的廢渣和河道中的沙礫。兩者結(jié)合結(jié)果較差，導(dǎo)致路面強(qiáng)度不勻，所以需要對整體路段的路基進(jìn)行加固處理。相關(guān)設(shè)計人員通過初步的施工工藝對比，決定采用高壓灌漿技術(shù)對路基進(jìn)行加固。

4 施工方案

4.1 處理區(qū)域及灌漿孔布設(shè)

由于施工路段的路基填筑材料不合格，所以此次施工的主要目的是灌注填土，要將施工路段所有回填土都進(jìn)行重新填筑灌漿。而且調(diào)查發(fā)現(xiàn)，此次施工路段下有多條涵管，為防止涵管被破壞和確保灌漿質(zhì)量，特將灌漿孔鉆在涵管周邊，兩側(cè)分別布置多個灌漿孔。具體設(shè)計方案如下表。

表1 壓力灌漿孔設(shè)計參數(shù)

4.2 注漿技術(shù)要求

這次施工所用水泥選用型號為R32.5 號的普通硅酸鹽水泥。為滿足施工質(zhì)量，要使用80×80mm 的孔篩進(jìn)行水泥細(xì)度篩選。灌漿操作要確保符合相關(guān)的行業(yè)規(guī)范。一般來說，水泥的存放時長不應(yīng)超過三個月，并且依照相關(guān)規(guī)定，施工所用水要保證攪拌時溫度不得超過四十?dāng)z氏度。設(shè)備采購人員要根據(jù)設(shè)計圖紙，進(jìn)行施工現(xiàn)場的實(shí)地考察，結(jié)合實(shí)際情況，要使設(shè)備可以滿足施工質(zhì)量要求。設(shè)備包括鉆機(jī)、灌漿泵、泥漿拌和機(jī)。其中，灌漿泵性能應(yīng)滿足工作壓力為超五成的最大壓力，而拌和機(jī)應(yīng)滿足連續(xù)施工的要求。熱后根據(jù)此次施工現(xiàn)場的交通狀況、地質(zhì)情況最終選定設(shè)備。

4.3 施工內(nèi)容

壓力灌漿技術(shù)應(yīng)用的過程，需要按照路基工程的施工方案要求，對每個施工環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，以下對壓力灌漿技術(shù)的操作過程進(jìn)行解析。

4.3.1 測量放樣

在施工之前，需要按照路基的實(shí)際，做好下穿涵道測量，精確的將涵管的輪廓位置確定出來。而后根據(jù)設(shè)計方案的要求，對鉆孔鉆位置進(jìn)行測量施工，從而切實(shí)地將孔位確定出來。

4.3.2 鉆孔

放樣結(jié)束后就要進(jìn)行正式的鉆孔作業(yè)。鉆機(jī)的安置必須穩(wěn)固，不能有太大位移，而且可以根據(jù)施工的實(shí)際情況進(jìn)行鉆機(jī)的調(diào)整。鉆頭鉆桿應(yīng)保持豎直狀態(tài)，確保鉆孔質(zhì)量。鉆孔作業(yè)過程中，應(yīng)安排相關(guān)人員做好跟進(jìn)工作，記錄鉆孔位置、鉆孔情況、路基地層狀況等信息，及時發(fā)現(xiàn)問題并加以解決。鉆孔結(jié)束后，技術(shù)人員要對每個鉆孔進(jìn)行質(zhì)量復(fù)核，確保鉆孔位置沒有較大差異，孔深孔徑等數(shù)值符合標(biāo)準(zhǔn)。

4.3.3 外管下孔

施工過程中，外管的規(guī)格需要和設(shè)計方案完全一致，并要進(jìn)行管道質(zhì)量的多次審核，保證施工質(zhì)量。外管下方時，需保證平穩(wěn)安放，并在設(shè)計節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行連接。待外管下放完畢，需及時的安裝截止閥，以控制灌漿過程，并作為灌漿記錄段點(diǎn)。

4.3.4 漿液調(diào)制

泥漿的配合比依照設(shè)計方案，由攪拌機(jī)進(jìn)行均勻攪拌，此過程較為簡單，僅僅需要攪拌機(jī)一種設(shè)備。將原料混合后，啟動攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，按照規(guī)定，需要進(jìn)行攪拌一分半鐘。泥漿需即用即拌，拌和結(jié)束后的泥漿不得儲存超過四小時，超出則無法使用[3]。同時，在泥漿制備的時候，需要對泥漿的稠度、含水量等指標(biāo)進(jìn)行研究，保證滿足施工要求。并且要在拌和過程中要統(tǒng)計實(shí)際所用的水泥量，方便后續(xù)施工的順利進(jìn)行。

4.3.5 清孔

清孔工作也對灌漿質(zhì)量有著較大影響。本次施工使用優(yōu)質(zhì)泥漿對鉆孔進(jìn)行清孔操作，完善的清孔狀況可以保證灌漿效果，提升施工質(zhì)量。

4.3.6 灌漿的壓力方法

灌漿前，要對鉆孔進(jìn)行壓力測試，確定鉆孔可以承受的灌漿壓力。壓力試驗(yàn)的數(shù)值保持在0.2 到0.4Mpa 之間，得出準(zhǔn)確數(shù)值后再進(jìn)行灌漿操作。

灌漿工藝選用二序孔，這樣可以使得鉆孔的密集程度達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。并且，根據(jù)計算確定，此次施工的一序孔間距5m，二序孔間距2.5m。還要注意灌漿過程應(yīng)由上而下進(jìn)行，并且為保障灌漿質(zhì)量，每孔灌漿次數(shù)應(yīng)在兩次以上。

4.3.6 補(bǔ)灌

灌漿孔的具體位置可以根據(jù)泥漿的實(shí)際擴(kuò)散情況安設(shè)。在當(dāng)前的地層條件下，泥漿的擴(kuò)散情況受限于漿料本身性質(zhì)和灌漿操作。若排空效果不能滿足灌漿前提，應(yīng)設(shè)置三排孔進(jìn)行多孔灌漿。采用三排孔灌漿可以使得泥漿主體的厚度過關(guān)，并且避免了因鉆孔不夠密集帶來的強(qiáng)度不足問題。

5 施工質(zhì)量控制

5.1 選取壓力灌漿的形式

此次施工還涉及了卵石地層。這種地層的滲水能力強(qiáng)，為了確保灌漿質(zhì)量，特采用敞開式的樁端壓力灌漿技術(shù)。這樣使得卵石地層的保漿能力提升，節(jié)省了施工成本。與閉式樁端壓力灌漿技術(shù)相比，施工過程更加簡單，工作壓力低，更適合較長樁體的灌漿施工。

5.2 選用灌漿材料

上文提及，卵石地層的滲透性強(qiáng)，保漿能力弱。所以灌漿材料的選用是十分講究的。水泥基材料是卵石層灌漿的較好材料選擇。施工過程中，對水泥拌和過程進(jìn)行控制，以最佳的配合比拌和，確保泥漿的結(jié)實(shí)率，保證凝結(jié)時間和強(qiáng)度。卵石層的灌漿施工常為滲透灌漿。其他的壓密灌漿則要相應(yīng)地減少水灰比，增加泥漿的密度和凝結(jié)后的強(qiáng)度。此次施工中的水灰比就較其他施工所用泥漿的水灰比較低，這使得其結(jié)石率大大提升。并且要做到上文提及的即用即拌，避免出現(xiàn)泥漿結(jié)塊現(xiàn)象。

5.3 灌漿過程的控制

本次施工，確定了壓力灌漿技術(shù)的技術(shù)要點(diǎn)在于對灌漿過程的控制和把握。其控制要點(diǎn)有三方面：灌漿所用工作壓力、樁頂?shù)纳咸Я亢凸酀{用量。對上抬量進(jìn)行控制可以提升樁體和土層的穩(wěn)定性。經(jīng)測量，樁體的上抬量最大不超過四毫秒，本次施工的樁體上抬量選取0.23mm。而灌漿所選壓力和灌漿用量直接影響灌漿質(zhì)量，是控制灌漿過程進(jìn)行和結(jié)束的關(guān)鍵參數(shù)。在滲透灌漿施工過程中，灌漿壓力小，但是泥漿用量較大，此時就以灌漿用量作為施工結(jié)束的控制參數(shù)。

6 壓力灌漿技術(shù)施工質(zhì)量控制

6.1 壓力灌漿形式的選取

卵石層的特點(diǎn)就是透水性比較好，可以選擇應(yīng)用閉式樁端灌漿施工技術(shù)的方法，能夠有效地進(jìn)行施工質(zhì)量的控制，還能夠有效地降低材料的成本，實(shí)踐應(yīng)用效果非常好。如果有些地區(qū)的實(shí)際情況并不適宜選擇使用閉式樁端的壓力灌漿施工技術(shù)，比如壓漿裝置復(fù)雜性過高，成本也非常高，或者需要較大的灌漿施工壓力才能滿足和工程的施工需要，此時應(yīng)該選擇應(yīng)用敞開式的樁端壓力灌漿施工技術(shù)方式可以提升總體的施工效果。

6.2 灌漿材料的選用

灌漿技術(shù)在具體的施工環(huán)節(jié)，施工材料是基礎(chǔ)，所以在加強(qiáng)質(zhì)量控制的過程中，應(yīng)該重視施工材料的質(zhì)量控制，所以應(yīng)該做好水泥漿的水灰比控制，還應(yīng)該保證材料達(dá)到工程所需要的膠結(jié)能力要求，可以符合工程的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在工程的實(shí)施環(huán)節(jié)，漿液水灰比的控制極為嚴(yán)格，要組織專業(yè)技術(shù)人員來實(shí)施管理和控制，同時應(yīng)該滿足當(dāng)?shù)氐穆咽瘜拥臐B透率方面。此外，壓密灌漿施工技術(shù)在具體的應(yīng)用環(huán)節(jié)，如果設(shè)備滿足使用要求，可以盡量地實(shí)現(xiàn)水泥漿的優(yōu)化配置。漿液制作環(huán)節(jié)，應(yīng)該適當(dāng)加入一部分的膨潤土外加劑，要嚴(yán)格控制該材料的加入比例，保證漿液具備比較高的流動性和穩(wěn)定性。為了能夠保證施工效率得以提升，在施工材料運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場之后，但是要保證運(yùn)輸時間在合理的范圍內(nèi)，不能故常，避免在運(yùn)輸階段而導(dǎo)致出現(xiàn)結(jié)塊、變質(zhì)等問題，在進(jìn)入到現(xiàn)場之后材料的質(zhì)量符合施工標(biāo)準(zhǔn)[4]。

6.3 灌漿過程的控制

在工程的實(shí)施環(huán)節(jié)，應(yīng)該加強(qiáng)灌漿施工的質(zhì)量管理，要做好漿液的壓力、漿液使用量。水灰比等各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)的控制。樁頂上抬量的控制就是要確保樁體與土壤摩擦力達(dá)到規(guī)定的要求，最大上抬量是4mm，本次工程中則為0.32mm。灌漿施工壓力與灌漿量對于最終的灌漿施工效果影響最為直接。因此，在灌漿作業(yè)施工環(huán)節(jié)，應(yīng)該嚴(yán)格控制漿液的滲透率和使用量，保證整個施工結(jié)構(gòu)達(dá)到穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)，從而可以最終達(dá)到工程的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求[5]。

7 結(jié)語

綜上所述，壓力灌漿技術(shù)能夠有效改善路基的強(qiáng)度和滲透性能，尤其對卵石地層的加固灌漿施工有著較大的歐式，可以很好的避免和預(yù)防高速公路使用過程中出現(xiàn)的一些沉陷病害。并且灌漿施工的操作過程簡單，成本低，效果好。僅僅通過泥漿對路基的填充和壓力擠出土層中空氣和水的操作就可以很好地實(shí)現(xiàn)路基強(qiáng)度提升。除此之外，壓力灌漿技術(shù)還可以有很大的發(fā)展前景，解決其他路面病害問題，提升公路使用性能。