高速公路路基沉陷注漿施工技術(shù)

文/畢文、陳勝權(quán)

1 前言

高速公路經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用其路基可能產(chǎn)生沉陷，導(dǎo)致路面變形或產(chǎn)生坑槽，嚴(yán)重影響高速公路正常通車使用。針對(duì)這種情況，可采用注漿方法處理路基沉陷病害，并通過(guò)注漿提高路基的強(qiáng)度，以此在解決現(xiàn)有病害的基礎(chǔ)上防止相同問題在后續(xù)通行中再次發(fā)生。而為了使路基注漿加固技術(shù)的應(yīng)用發(fā)揮出應(yīng)有的效果，我們有必要結(jié)合工程實(shí)際情況探究合理可行的施工技術(shù)。

2 工程概況

某高速公路合同段全長(zhǎng)約4.6km，按雙向八車道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，沿線分布有2 座橋梁和隧道。據(jù)調(diào)查，該合同段局部存在路基和橋臺(tái)跳車的問題，其原因?yàn)槁坊捎趬簩?shí)度不足或填筑體產(chǎn)生壓縮變形導(dǎo)致工后沉降，尤其是不均勻沉降。

為有效抑制這一問題，防止造成更嚴(yán)重的后果，現(xiàn)決定采用注漿方法對(duì)路基進(jìn)行加固，通過(guò)注漿使?jié){液起到固結(jié)、擠密與填充等作用，以此在提高路基整體強(qiáng)度的同時(shí)，改善其整體性，使加固后土體在整個(gè)平面與深度范圍內(nèi)都能和路基形成一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)。

3 工法優(yōu)勢(shì)與加固機(jī)理

在路基中注入漿液后，漿液會(huì)在軟弱部位充分滲透，隨即達(dá)到壓密固結(jié)狀態(tài)，將各類地質(zhì)缺陷消除，同時(shí)改善路基整體受力狀態(tài)，增加承載力，遏制不均勻沉降現(xiàn)象的發(fā)生；從根本上消除原路基范圍內(nèi)存在的空洞與暗道，預(yù)防病害發(fā)生，有著很高的經(jīng)濟(jì)效益，而且工期較短，基本不會(huì)造成污染，是一種成熟且先進(jìn)的路基加固方法[1]。

路基注漿加固的基本原理為使路基形成復(fù)合式地基，對(duì)土體強(qiáng)度予以改良，增強(qiáng)承載力，減少土體自身壓縮變形量，進(jìn)而限制土體側(cè)向位移，最終起到避免路基沉降的作用。施工時(shí)，先在待注漿部位進(jìn)行鉆孔，然后采用注漿設(shè)備將預(yù)先配制好的漿液通過(guò)一定壓力注入路基土體當(dāng)中，使?jié){液充分?jǐn)D密、填充與滲透，將存在于土體顆粒之間所形成的裂隙中的空氣與水?dāng)D出，迅速占據(jù)空間，降低土體孔隙比，最終使強(qiáng)度得到大幅提高。

4 施工準(zhǔn)備

4.1 明確加固范圍

注漿長(zhǎng)度、寬度與深度均根據(jù)圖紙確定，具體情況為：K0+224～K0+235 段，注漿長(zhǎng)度為11m，平均處理寬度為8.1m，平均處理深度為10m；K1+180～K1+205 段，注漿長(zhǎng)度為25m，平均處理寬度為8.4m，平均處理深度為8m；K1+979～K1+987 段，注漿長(zhǎng)度為8m，平均處理寬度為11.1m，平均處理深度為12m；K2+170～K2+196 段，注漿長(zhǎng)度為26m，平均處理寬度為8.9m，平均處理深度為9.5m；K4+380～K4+391段，注漿長(zhǎng)度為11m，平均處理寬度為26.5m，平均處理深度為13m。

4.2 注漿孔布置

注漿孔按照正三角形進(jìn)行布置，注漿孔之間的距離為1.5m，注漿按照從外到內(nèi)的順序進(jìn)行，提高注漿加固效果。

4.3 施工設(shè)備

為確保注漿加固施工順利完成，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況配備以下施工設(shè)備：200 型轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)，2 臺(tái)；200L灰漿攪拌機(jī)，2 臺(tái)；HBW50/1.5 注漿泵，2 臺(tái)；8m3灑水車，1 輛；發(fā)電機(jī)組，2 臺(tái)。所有施工設(shè)備使用前都應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)與標(biāo)定[2]。

4.4 注漿材料

注漿材料主要為水泥漿，水泥為32.5 普硅水泥。按照相關(guān)檢驗(yàn)和評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格檢測(cè)進(jìn)場(chǎng)水泥，進(jìn)場(chǎng)后的水泥需按照要求做好儲(chǔ)存工作，以免水泥由于受潮結(jié)塊或發(fā)生變質(zhì)影響使用，造成資源浪費(fèi)。漿液的水灰比按0.7～0.9 控制，同時(shí)采用不超過(guò)0.4～0.8MPa的注漿壓力。

5 施工工藝

5.1 鉆機(jī)與注漿設(shè)備就位

以現(xiàn)場(chǎng)測(cè)放出的各個(gè)點(diǎn)位為依據(jù)進(jìn)行鉆機(jī)就位，將鉆機(jī)安放穩(wěn)定，同時(shí)對(duì)其水平度與垂直度進(jìn)行調(diào)整，然后放置配套的其他設(shè)備，如制漿機(jī)與注漿機(jī)等，對(duì)注漿管線進(jìn)行固定。需要注意的是，注漿管線的長(zhǎng)度不可太大，以30～50m 為宜，否則會(huì)導(dǎo)致壓力損失。最后將水泥和水等原材料準(zhǔn)備齊全。

5.2 鉆孔

鉆孔利用鉆機(jī)進(jìn)行，使用直徑為43mm 的鉆頭，在鉆進(jìn)的同時(shí)還需使用普管予以護(hù)壁。鉆進(jìn)方法為干鉆法，整個(gè)鉆進(jìn)過(guò)程都不可加水，否則可能導(dǎo)致路基被水浸泡，使原結(jié)構(gòu)破壞。鉆孔深度按照設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格控制。

5.3 漿液配制

按照1∶1.25 的比例進(jìn)行漿液配制，以制漿機(jī)的容量為依據(jù)稱取足夠數(shù)量的拌和水，然后將其加入制漿機(jī)中，再按照經(jīng)試驗(yàn)確定的水灰比進(jìn)行漿液配制，啟動(dòng)制漿機(jī)，在攪拌的同時(shí)持續(xù)加入水泥。漿液的攪拌時(shí)間一般不能短于3min，完成攪拌的漿液不能存在沉淀，攪拌完成的漿液放到儲(chǔ)漿桶內(nèi)儲(chǔ)存。桶內(nèi)的漿液應(yīng)采用人工持續(xù)攪拌，避免漿液發(fā)生離析沉淀。

5.4 注漿壓力

因注漿壓力和路基土體強(qiáng)度與重度、初始應(yīng)力、鉆孔深度、鉆孔位置與注漿的次序有關(guān)，并且這些影響因素往往無(wú)法準(zhǔn)確確定，所以在正式施工開始前，有必要通過(guò)試驗(yàn)并結(jié)合當(dāng)?shù)仄渌愃乒こ坛晒?jīng)驗(yàn)來(lái)確定適宜的注漿壓力。本次路基注漿加固施工采用的注漿壓力為0.4～0.8MPa，屬于常規(guī)注漿壓力。

5.5 終孔標(biāo)準(zhǔn)

在標(biāo)準(zhǔn)的注漿壓力條件下，注漿孔的實(shí)際注漿量在1L/min 以內(nèi)時(shí)，先穩(wěn)壓2～3min 的時(shí)間，如果期間壓力沒有下降或下降幅度在5%以內(nèi)，則說(shuō)明達(dá)到終孔標(biāo)準(zhǔn)，方可停止注漿。

5.6 封孔移機(jī)

注漿完成后將套管拔出，并立即用細(xì)石子混凝土對(duì)注漿孔進(jìn)行封堵，然后沖洗漿液流動(dòng)路徑上的所有設(shè)備，如儲(chǔ)漿桶、注漿泵、制漿機(jī)與注漿管等，以免殘留的漿液凝固影響下一個(gè)孔位的正常使用，沖洗干凈的設(shè)備移動(dòng)到下一個(gè)注漿孔位并采用相同的方法進(jìn)行施工。

5.7 效果檢查

5.7.1 對(duì)比注漿開始前與完成后的物探成果資料，以確定注漿帶來(lái)的變化，進(jìn)而明確注漿效果。

5.7.2 對(duì)比注漿開始前與完成后的鉆孔注水試驗(yàn)結(jié)果（即單位長(zhǎng)度實(shí)際吸水量），以此確定注漿效果。如果注漿完成后單位長(zhǎng)度實(shí)際吸水量不超過(guò)注漿開始前3%，則說(shuō)明沒有漏水的情況，注漿效果良好。

5.7.3 按照總量3%進(jìn)行鉆孔檢查，視取芯漿液實(shí)際填充情況確定注漿效果。

5.8 施工注意事項(xiàng)

5.8.1 施工開始前對(duì)沉降具體位置予以準(zhǔn)確測(cè)定，為注漿加固范圍的確定提供參考。

5.8.2 注漿孔的鉆進(jìn)應(yīng)實(shí)施跳孔，且不可將所有鉆孔鉆進(jìn)完成后才注漿，否則將產(chǎn)生嚴(yán)重的串漿。注漿應(yīng)按照從兩側(cè)到中間的順序進(jìn)行，以保證實(shí)際的注漿質(zhì)量。

5.8.3 注漿時(shí)認(rèn)真做好相關(guān)記錄，包括注漿的數(shù)量、壓力、時(shí)間和注漿時(shí)的地面狀況，如是否發(fā)生水平位移、冒漿和沉降等；此外，還需根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)繪制注漿數(shù)量、壓力和時(shí)間之間的關(guān)系曲線。

5.8.4 在注漿的整個(gè)過(guò)程中必須做好各項(xiàng)資料與數(shù)據(jù)的記錄、整理和分析。

5.8.5 注漿完成后，盡快利用細(xì)石混凝土對(duì)注漿孔進(jìn)行封閉，使注漿孔達(dá)到飽滿。

6 施工經(jīng)常產(chǎn)生的問題及防治

路基注漿加固施工中可能發(fā)生以下幾種問題，對(duì)不同問題應(yīng)及時(shí)采取有效措施處理：

注漿時(shí)，如果發(fā)生冒漿或漏漿，需立即根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采取以下措施處理：表面封堵；在漿液中添加適量的速凝劑；降低泵送壓力；使用濃漿注入；限制注漿流量；間歇注漿。

注漿時(shí)一旦發(fā)生串漿，若發(fā)生串漿的孔具有進(jìn)行注漿的條件，則可與當(dāng)前注漿孔一同注漿，但要注意一個(gè)注漿泵只能負(fù)責(zé)一個(gè)注漿孔；而發(fā)生串漿的孔不具備進(jìn)行注漿的條件時(shí)，需使用木塞將其塞住，在當(dāng)前注漿孔完成注漿后，對(duì)發(fā)生串漿的孔進(jìn)行掃孔，最后重新鉆進(jìn)與注漿。

注漿過(guò)程必須保持連續(xù)，若由于停電或設(shè)備故障導(dǎo)致注漿發(fā)生中斷，則需按照下列原則實(shí)施處理：首先應(yīng)盡可能早的使注漿恢復(fù)正常，若注漿無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常，則應(yīng)對(duì)鉆孔進(jìn)行沖洗；如果鉆孔已經(jīng)無(wú)法沖洗或沖洗效果不佳，則需在掃孔之后重新注漿。在注漿恢復(fù)正常時(shí)，要用注漿剛開始時(shí)使用的漿液進(jìn)行注漿，當(dāng)實(shí)際注漿率和注漿中斷之前的注漿率相近，則可使用注漿中斷之前使用的漿液繼續(xù)注漿；而當(dāng)實(shí)際注漿率比注漿中斷之前的注漿率小時(shí)，則要用濃漿繼續(xù)注漿。在注漿恢復(fù)正常狀態(tài)后，若注漿率比注漿中斷之前的注漿率小很多，且在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法吸漿，則應(yīng)采取有效的補(bǔ)救措施，比如提高臨近注漿孔的實(shí)際注漿壓力或增加注漿孔。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，注漿加固是高速公路路基常用加固方法，具有施工簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)性好和效果顯著等優(yōu)勢(shì)。該合同段的路基注漿加固施工已經(jīng)完成，經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證了以上施工方法的合理性與有效性，可以為類似高速公路路段的路基注漿加固施工提供技術(shù)參考。