壓力注漿技術(shù)在高速公路路基路面病害處治中的應(yīng)用

劉志軍

(福建省福泉高速公路有限公司，福建 泉州 362100)

1 壓力注漿技術(shù)原理

1.1 技術(shù)原理

壓力注漿技術(shù)在土木工程中運(yùn)用已經(jīng)有兩百多年的歷史，是一種成熟的工藝，其主要原理是通過一定的壓力把漿液擠壓滲透到壓實(shí)回填土的裂縫里或較軟弱非密實(shí)部位，通過置換、填充、擠壓等方式，同時(shí)漿液與土體顆粒作用，改善土體物理力學(xué)性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)路基路面的加固、修補(bǔ)。

1.2 技術(shù)作用

隨著我國高速公路的快速發(fā)展，病害問題也逐漸凸顯，尤其是交通量、荷載的增加，給高速公路運(yùn)營帶來了巨大的壓力。結(jié)合我國高速公路實(shí)際調(diào)查情況分析可知，病害問題以基層不穩(wěn)定、面層破壞為主，包括裂縫、沉降、脫空以及地基軟弱等。在高速公路病害處治中，壓力注漿技術(shù)的主要作用可歸納如下。

1)脫空填充：高速公路運(yùn)營中路面下產(chǎn)生脫空，極易引發(fā)沉降、坑洞、裂縫等問題。通過壓力注漿技術(shù)的運(yùn)用，充分發(fā)揮高聚物材料的膨脹、防水性能，可有效排開積水填充脫空，有效防止新裂縫的出現(xiàn)。

2)穩(wěn)定作用：通過壓力注漿的方式處置高速公路病害，在一定程度上可起到較好的穩(wěn)定作用，有利于防止唧泥、沉降等問題的產(chǎn)生，集密封、穩(wěn)定、快速維修等功能于一體，保證高速公路后期運(yùn)營穩(wěn)定。

3)抬升作用：混凝土、瀝青路面病害處治中，壓力注漿方法的運(yùn)用可快速起到增強(qiáng)、抬升、重整效果，保證高速公路路面的使用性能。

4)密封作用：壓力注漿技術(shù)可用于接縫、裂縫密封，其可形成堅(jiān)固、穩(wěn)定的防水層，防止水通過裂縫滲入基層，引發(fā)更為嚴(yán)重的病害。

2 壓力注漿技術(shù)要點(diǎn)

2.1 壓力注漿材料

壓力注漿技術(shù)作為一種路面修復(fù)技術(shù)運(yùn)用，具有施工時(shí)間短、見效快的效果。目前，高速公路病害處治中，壓力注漿材料多選用水泥?？筛鶕?jù)病害情況合理摻加外加劑，配制出更符合相應(yīng)病害情況的壓漿材料。

2.2 壓力注漿技術(shù)注意事項(xiàng)

1)施工準(zhǔn)備階段，注漿孔的間距應(yīng)按規(guī)定的技術(shù)參數(shù)測量布孔。

2)成孔方法以鉆探為主，注漿孔全部是垂直孔，鉆孔后做好清理。

3)將注漿管埋入注漿孔后可開始注漿，注漿壓力是注漿工藝的關(guān)鍵參數(shù)，通常以1.0～1.5 MPa為宜，過小不利于漿液分散、過大則容易導(dǎo)致路面抬起或其他結(jié)構(gòu)層次破壞，注意從邊緣朝著中央位置依次注漿，邊緣壓力不宜過大，防止出現(xiàn)滲透的情況。

4)封堵注漿孔，完成注漿后需及時(shí)封堵，防止鄰近注漿孔注漿時(shí)出現(xiàn)冒漿的情況。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

福建省福泉高速公路有限公司所轄的沈海福泉高速公路全長154.423 km(K2076+319～K2230+742)。本項(xiàng)目為軟基路段，位于福建省莆田市赤港服務(wù)區(qū)往泉州方向服務(wù)區(qū)出口及往福州方向服務(wù)區(qū)入口，地表多為農(nóng)田、水塘。該段為福泉高速公路填方路基，填高4.4～5.2 m，場區(qū)位于沖海積平原地貌區(qū)，地形平坦開闊，主要分布農(nóng)田，跨越兩處寬度約 15 m 灌溉水渠。一般海拔約 3.3～4.0 m。場區(qū)鄉(xiāng)村路網(wǎng)發(fā)育，交通運(yùn)輸便利。根據(jù)調(diào)查顯示，路面病害主要為長縱縫、沉陷、錯(cuò)臺等，病害范圍在 AK2147+035-AK2147+935，路基平均填土高度為5 m；現(xiàn)場排水溝及邊坡骨架均有不同程度破壞。圖1所示為AK2147路面下沉平面示意圖。

圖1 AK2147路面下沉平面示意圖

3.2 公路現(xiàn)狀及病害成因

3.2.1 病害類型

1)縱向裂縫。該路段縱向裂縫(包括修補(bǔ)縱縫)較多，分析發(fā)現(xiàn)該路段縱向裂縫具有以下特點(diǎn)。

(1)縱向裂縫主要位于第四車道、赤港服務(wù)區(qū)出口加速道、停車道以及硬路肩處，縱縫發(fā)展方向大致與路面行車方向平行。

(2)縱向裂縫由土基反射至路面，并貫穿整個(gè)路面結(jié)構(gòu)，裂縫深度較深，長度均較長。

2)沉降滑移。路基出現(xiàn)整體沉降滑移跡象，該路段第四車道縱縫可見明顯錯(cuò)臺，裂縫錯(cuò)臺高度大約為 5 cm，寬度約為 5 cm。

3.2.2 病害成因

1)場區(qū)位于沖海積平原地貌區(qū)，地形平坦開闊，水系發(fā)達(dá)，場區(qū)地表水、地下水較豐富，主要接收大氣降水補(bǔ)給和側(cè)向徑流補(bǔ)給，在雨季、旱季交替時(shí)容易出現(xiàn)地下水位驟升驟降，導(dǎo)致路基出現(xiàn)病害。

2)本項(xiàng)目位于福泉高速公路莆田段，車流量較大，且重型車比例較高，現(xiàn)場病害位置主要位于第四車道以及赤港服務(wù)區(qū)匝道，經(jīng)過重型車等車輛荷載作用，易形成路面病害。

3)場區(qū)位于軟土路基路段，原有軟基處理深度不夠、軟土處理不徹底、處理范圍不到位，某些部位砂墊層缺失，導(dǎo)致該路段路基軟基處理效果差，同時(shí)在地下水長期作用下，路基土力學(xué)性質(zhì)變差，導(dǎo)致路基發(fā)生沉降及滑移。

3.3 壓力注漿技術(shù)的應(yīng)用

本項(xiàng)目路面裂縫進(jìn)行注漿處理，沿縫兩側(cè)布置鋼花管注漿封閉，注漿工程量如表1所示。

表1 壓力注漿工程量

根據(jù)注漿工程量分析，AK2147+120～AK2147+460路基路面病害較為嚴(yán)重，所需注漿管以及注水泥漿數(shù)量也相應(yīng)增加。

3.3.1 機(jī)械裝備選取

本項(xiàng)目選用50型鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔作業(yè)，配以注漿泵、壓漿頭以及高壓注漿膠管等設(shè)備。

3.3.2 鋼花管制作

鋼花管采用φ50×3.5 mm的熱軋無縫鋼管(YB231-64)加工而成，路面下1.0 m內(nèi)鋼管不鉆出漿孔。

3.3.3 漿 液

本項(xiàng)目采用P·O42.5純水泥漿，水灰比1∶0.5～1∶1，采用未進(jìn)倉的新進(jìn)水泥，確保無結(jié)塊等問題，水泥進(jìn)場后做好抽檢工作。

3.3.4 注漿工藝

1)工藝流程：布孔→鉆孔、注漿設(shè)備就位→安裝注漿管→漿液配制→注漿→封管(封口)。

2)施工操作要點(diǎn)。①施工準(zhǔn)備：注漿前平整場地，將所有雜物清理干凈，各種設(shè)備就位，提供一個(gè)良好的施工環(huán)境。②注漿花管：注漿管選用φ50 mm的鋼管，沿管身縱向間距15 cm梅花形打設(shè) 4 排φ6 mm的注漿花孔。管節(jié)處用套管連接牢固，套管上也要打設(shè)注漿孔。③布孔：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，做好測量定位工作，明確注漿位置，梅花形布孔，間距控制在1.5～3 m，使用石灰或油漆標(biāo)記。④鉆孔：在布好的孔位上鉆孔至設(shè)計(jì)深度3 m后緩緩拔出鉆桿。⑤安裝注漿管：成孔后下放注漿孔，底部預(yù)留20 cm，順孔方向緩慢插入注漿管，防止擾動(dòng)孔壁。⑥配制漿液：按試驗(yàn)段確定的配比拌制漿液，攪拌時(shí)間1.5～2.5 min，經(jīng)濾網(wǎng)進(jìn)入儲漿罐。⑦注漿：本項(xiàng)目注漿逐步加壓，初壓0.2～0.7 MPa、終壓1.0～1.5 MPa，穩(wěn)壓時(shí)間≥2 min；整個(gè)注漿期間，注意不斷觀察注漿情況，一旦發(fā)現(xiàn)堵漿立刻停止作業(yè)，將管道疏通后繼續(xù)注漿。圖2所示為現(xiàn)場注漿示意圖。

圖2 現(xiàn)場注漿

現(xiàn)場注漿注意事項(xiàng)如下：①施工時(shí)應(yīng)逐孔記錄注漿量，并統(tǒng)計(jì)成表。對注漿過程中的各種記錄資料綜合分析，檢查注漿壓力和注漿量變化是否合理；②注意鄰近注漿孔及裂縫注漿時(shí)出現(xiàn)冒漿的情況，一旦發(fā)現(xiàn)立刻停止作業(yè)，換下一個(gè)孔位繼續(xù)注漿；③壓力注漿時(shí)，要觀察附近路面是否抬升。路面抬升的位置為沉降段落，可根據(jù)抬升情況選擇是否繼續(xù)注漿；抬升的位置為非沉降段落，應(yīng)立刻停止作業(yè)，換下一個(gè)孔位繼續(xù)注漿；④封管：完成注漿后，迅速以木塞堵孔。

3)路面銑刨重鋪。對注漿路段路面進(jìn)行銑刨重鋪4 cm SMA-13+6 cm AC-20C+18 cm ATB-25+16 cm 級配碎石基層+36 cm 3%水泥穩(wěn)定碎石底基層。

4)撤控、清理場地。路面銑刨重鋪完成后，整理施工現(xiàn)場，及時(shí)撤控后開放交通。

3.4 注漿效果

壓力注漿完成后，本項(xiàng)目對所有注漿路段進(jìn)行定期檢查，所有注過漿路段的路面如均未發(fā)現(xiàn)沉降、裂縫，證明壓力注漿處理路基路面沉降、裂縫是可行且有效的。壓力注漿養(yǎng)生時(shí)間短、開放交通快，能提高路基、基層承載力，是快速處治高速公路路基路面沉降、裂縫的主要方法。

4 結(jié) 語

在我國高速公路病害處治中，壓力注漿技術(shù)是一種經(jīng)濟(jì)、有效的手段，使小范圍、高效率、快通車的路基路面修復(fù)成為可能，目前在工程實(shí)踐中已經(jīng)得到了廣泛運(yùn)用。在高速公路壓力注漿施工中，需合理選擇注漿材料，通過試驗(yàn)段確定漿液配比、注漿壓力等施工參數(shù)，規(guī)范落實(shí)各道工序，做好鉆孔、注漿質(zhì)量控制，獲得較好的病害處治效果，保證高速公路后期運(yùn)行安全、可靠。

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