壓力灌漿技術在公路路基病害處治中的應用

吳銘東

（中譽設計有限公司，福建 泉州 362100）

0 引言

隨著我國公路通車里程逐年增長，部分公路由于超過設計使用年限，并且在長時間的風吹雨打之下，其路基會出現(xiàn)一定的問題。常見的問題主要有路基松弛、坍塌等，嚴重影響了公路的使用以及行車的安全穩(wěn)定。壓力灌漿技術廣泛應用于處理公路路基病害。以某公路工程為研究對象，發(fā)現(xiàn)該公路主要為半填半挖路基，在車輛的反復碾壓下，路基出現(xiàn)了不均勻下沉的情況，部分路段出現(xiàn)了裂縫，最長的縱向裂縫長度超過了170m。雖然該路段路面的下沉情況相對較好，但在公路邊緣處仍然出現(xiàn)了嚴重的側移情況。因此，使用壓力灌漿技術處理路基的裂縫以及沉降，保證路基的穩(wěn)定性、可靠性，防止在后期的使用過程中，路基出現(xiàn)不均勻下沉或者更加嚴重的裂縫。通過壓力灌漿技術處理后，可延長公路的使用壽命，提高公路的整體質量。

1 壓力灌漿技術概述

路基下沉是公路路基的常見病害，嚴重時會導致公路路面結構大面積斷裂，從處理公路路基沉降病害的經驗來看，壓力灌漿技術的重要性日益凸顯。由于該工程大部分為高填方路堤，填料以附近挖方為主，地勢不佳，存在較多外界因素的影響，導致公路路基兩側壓實作業(yè)遇到較大難題，與預期設計標準不符，直接對公路路基的安全性造成影響。對于這種情況，科學選用壓力灌漿技術能從根本上處理公路路基病害，有利于水泥漿在公路路基內部全面擴散，快速實現(xiàn)凝固效果，確保路基每個縫隙都能被灌漿注滿，形成完整結合體，不僅提高公路地基的穩(wěn)固性，還對增強公路路面結構的強度起到重要作用。

壓力灌漿技術的實施主要通過鉆孔作業(yè)，借助內部壓力對巖石孔隙、建筑物縫隙注入凝固性較強的漿液，有效調整固體的物理學強度。同時在加固地基注入漿液，運用填充、擠壓等手段，快速擠出土體內部顆粒，將巖石縫隙內的多余水分排出，重點凸顯漿液的主導性。等到漿體完全凝固后，松散的土體膠結成獨立整體，其強度、穩(wěn)定性都能達到良好狀態(tài)。

2 壓力灌漿技術的類型

2.1 壓密灌漿

當公路路基完成加固處理作業(yè)之后，針對因路基下沉出現(xiàn)的路面斷裂、托空等現(xiàn)象，科學采用壓密灌漿技術提高路面面板的高度，與原有路基保持同一高度，可達到預期規(guī)定的標準。

2.2 劈裂灌漿

這種灌漿方法通常應用在公路路基的脆弱位置，如路基軟弱變形地段，引發(fā)地層表面出現(xiàn)水力劈裂現(xiàn)象，從而導致大面積裂縫。處理這一問題，不能從原有位置開展地層灌漿工作，這樣會額外增加灌漿面積?？茖W借助高效灌漿壓力的優(yōu)勢，利用填充灌漿、分層劈裂等形式，當?shù)貙颖韺拥墓酀{壓力消失后，地層回彈促使?jié){液逐漸實現(xiàn)壓縮，保證灌漿材料更加穩(wěn)固、密實。與此同時，公路路基也會處于預應力狀態(tài)。比如，當施工團隊遇到黃土土層路基時，由于黃土結構不具備較強的抗壓強度，出現(xiàn)不規(guī)律性水力劈裂縫隙，不利于漿液順利進入土層，只有借助灌漿壓力促使內部水泥漿結構出現(xiàn)明顯切割現(xiàn)象，以骨架形式嵌入土體，大幅度降低黃土沉陷次數(shù)，有效起到加固滲透作用。

2.3 滲透灌漿

滲透灌漿方法經常應用在橋涵位置。通常以間隙灌漿形式為主，開展加固處理作業(yè)，保障漿液滲透到土體，快速達到凝固效果。在灌漿過程中，漿液進入土層各個縫隙，幫助這些縫隙依次排出內部氣體和水分，不僅能保護土體的整體結構，還能防止灌漿滲透到墻體外部，有效在土層內起到擋墻作用，實現(xiàn)加固公路路基，避免路基表層滲漏問題。

從實際情況來看，在處理公路路基病害時，施工人員會提前到現(xiàn)場，分析公路路基的結構和特點，針對病害引起的原因，采取相應的處理病害方法。但是在通常情況下，在公路路基處理病害過程中，不能單純只使用壓力灌漿技術，還需與其他技術相互配合，從根本上加固公路路基，大幅度提高車輛行駛的安全性。

3 公路路基病害的原因分析

公路路基出現(xiàn)沉降或者裂縫是常見的現(xiàn)象，導致公路出現(xiàn)路基沉降或者裂縫的原因是多方面的，如混凝土的質量問題、施工的方法、工序問題以及工人的操作等。將公路路基病害的原因歸結為以下幾個方面：

第一，一般來說，公路路基可能位于填方和挖方的結合處，由于原土和填土之間存在一定的空隙，在含水量以及密度等方面也存在不同。在長時間的使用過程中，由于路基接受外部載荷的作用不同，使路基出現(xiàn)不同程度的沉降。

第二，在路基建設過程中，常選擇填土，相比之下路基填土的壓實度較低，使路基出現(xiàn)不均勻沉降。如果這種沉降發(fā)生在路基中，將會導致混凝土出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。同時，力學性質較差的填土材料也是路基沉降的原因。通過對公路巖芯的研究能夠看出，在公路基底分布高壓縮性的淤泥質土，也是公路路基不穩(wěn)定的原因。

4 路基病害處治中壓力灌漿技術分析

4.1 確定合理的灌漿方案

在使用壓力灌漿技術的過程中，需要確定合理的灌漿方案，根據(jù)公路路基的不同以及發(fā)生病害的程度等方面內容，制定科學有效的灌漿方法。針對道路兩邊出現(xiàn)的路基病害問題，可采取靜壓灌漿的方法，首先將鋼筋插入孔中形成微型樁群，對鋼筋和路基的空隙處進行灌漿操作，以此來增加路基的密實度。這個過程也有利于在泥漿與填土的相互作用下形成水泥土，進一步提高路基主體的力學性能，減少地下水滲透對路基的破壞。如果路基出現(xiàn)了下沉，需要對其進行灌漿，提高路基的穩(wěn)定性。

一般來說，需要不斷改善路基土體的力學性質，如可以對一側路基進行加固處理，改變新舊土壤密度不同而帶來的路基沉降問題，有效提升路基和邊坡的穩(wěn)定性。

4.2 灌漿孔布置

使用壓力灌漿技術對公路的路基進行處理，還需要注意灌漿孔的位置。一般來說為了提高灌漿的效果，減少灌孔的挖掘給公路帶來的不利影響，需要根據(jù)公路路基的強度、灌漿的要求以及公路的整體形態(tài)，綜合布置灌漿孔的位置。根據(jù)現(xiàn)場灌漿的試驗結果，確定科學合理的灌漿范圍。在該次研究中，根據(jù)公路路基的性質，采取勘探孔和灌漿孔兩種布置方式。對于勘探孔灌漿方式來說，其灌漿孔的孔徑需要保持在110mm 左右，在加固位置處安排5～7 個勘探孔。確定灌漿孔深度時，需要首先確定施工路段填筑層的厚度和密度，分析公路中可能存在的不良地質問題。在一些特殊部位，如緊急停車帶，其鉆孔深度必須穿透原來的基巖面。在鉆孔的位置排列上，需要將行車道和超車道形成一個梅花形，鉆孔的深度也需要達到并超過原生黏土層1m。

4.3 鉆孔和清孔

在使用壓力灌漿技術的過程中，需要對鉆孔進行選擇，根據(jù)公路路基的不同情況，需要選擇合適的鉆孔方法。一般在鉆孔的過程中，為了避免對公路造成破壞，需要盡可能鉆小孔。在施工方式上，最好選擇干鉆的方式，不能在鉆孔的過程中加水。這樣做的好處是可以有效降低對公路路基的不利影響，對路基結構進行有效的保護。在鉆孔的過程中，還需要嚴格控制鉆孔的進尺，對不同的地層采取不同的要求，并進行詳細的記錄。鉆孔人員需要整齊地擺放從灌漿孔中取出的巖芯，對這些巖芯進行科學的保管并做好相應的記錄。對于鉆孔的深度，需要在科學分析公路路基高度以及填充石料的前提下，進行有效的鉆孔，鉆孔過深或者過淺都不利于后期的灌漿操作。

4.4 封孔施工

在壓力灌漿技術的使用過程中，需要采取封孔施工的方式。在我國當前公路路基病害的處理過程中，采取的灌漿技術主要包括分段灌漿和全段灌漿兩種，需要根據(jù)公路地層的情況以及鉆孔的深度進行選擇。假設選擇的是分段灌漿方式，首先需要確定2 根注漿管的長度以及封孔的位置，在封孔的位置上使用鐵絲等固定住水泥袋，慢慢放至孔內。同時為了提高灌漿的硬度，需要將碎石等放入巖漿中。

4.5 灌漿施工

當上述準備工作完成之后，可以繼續(xù)進行灌漿施工操作。首先使用高壓水槍清理掉鉆孔內的巖粉以及泥漿，保證鉆孔干凈。目前使用的灌漿材料主要是普通硅酸鹽水泥以及相應的水泥漿液等。在水泥漿的攪拌過程中，最好使用飲用水，攪拌的時間需要保持在3min 以上，隨后使用雙層過濾網將攪拌好的水泥漿注入泵中。在使用壓力灌漿的過程中，需要注意灌漿的壓力、操作的方法以及漿液的濃度等。如果灌漿壓力過大可能對邊坡造成沖擊，使得路基的結構出現(xiàn)破壞，造成公路路基薄弱，涌入較多的漿液。如果灌漿的壓力過小，則無法將漿液運輸?shù)揭欢ǖ奈恢?。一般來說，灌漿的壓力需要遵循從低到高的順序，凝膠時間從長逐步變短，在全面掌握路基沉降的情況下，從沉降最大的地方開始進行灌漿操作。在灌漿的過程中，合理把握灌漿的壓力，如果發(fā)現(xiàn)其他灌漿孔或者接縫處有漿液時，就說明灌漿工作完成。

4.6 終止灌漿

當出現(xiàn)上述描述時，停止灌漿，一是防止過多灌漿對公路路基造成損害，二是降低灌漿中出現(xiàn)的浪費。一般來說，在公路灌漿過程中，如果出現(xiàn)了以下現(xiàn)象，就需要停止灌漿：第一，如果平均每米的灌漿量已經超過了設計值的2 倍，而此時灌漿的壓力卻小于4MPa。第二，灌漿的壓力與設計值相符，并且旁邊的孔出現(xiàn)了漿液。第三，在灌漿過程中，旁邊的路基出現(xiàn)了移動或者坍塌。要求施工人員準確把握施工的具體情況，及時對施工中的狀況進行判斷，一旦發(fā)現(xiàn)達到了停止灌漿的要求就需要立刻停止。

4.7 灌漿結束

當上述工作完成之后，需要將灌漿孔進行封閉，并且做好相應的標記用于以后查看。同時還需要將施工現(xiàn)場進行及時的清理，尤其需要將溢出的水泥漿進行清除。灌漿結束之后，除了需要對施工現(xiàn)場進行及時的清除之外，還需要對施工情況進行有效的檢查，防止在施工過程中出現(xiàn)問題，還要對所做的標記進行記錄。灌漿結束環(huán)節(jié)也是壓力灌漿技術的關鍵關節(jié)，需要從公路路基以及灌漿操作的情況出發(fā)，既保證公路不受灌漿操作的影響，同時也需要滿足裂縫以及沉降的修復要求。

5 公路路基病害處治中壓力灌漿效果的檢驗及評價

5.1 灌漿材料分析

在此次施工中總共完成1430 個灌漿孔，整體為7621.45m，水泥灌入量為1742.3t。經過實際調查了解得知，被灌路段土體縫隙下降幅度大，說明該公路施工路段具有可灌入性。

5.2 靜荷載試驗

在完成施工一定時間后，需要及時對該施工路段的選定位置開展靜荷載檢驗。比如，在填充土層中單點進行140kN 加載施工，一旦達到規(guī)定的施工要求，必須立即停止加載。在這種情況下，沉降范圍通常在9.31～11.35mm 之間。所以，這一位置的公路路基沒有達到真正的損壞標準，充分表明這個路段符合路基和填充土層承載標準在130kPa 以上。

5.3 效果評價

根據(jù)以上內容了解到，填充灌漿施工范圍中的雜填土層縫隙，需要采用填充、密實、更換等方式從根本上處理內部淤泥，合理應用壓密粉形成細砂層，從而在一定灌漿作業(yè)下，將松散砂層逐漸轉變成密實高效細砂層。當灌漿處理完成之后，有效加固土層內各種復雜土體，大幅度提高公路路基的承受力，從而避免路基不均衡沉降現(xiàn)象的發(fā)生。

6 結語

綜上所述，在公路路基病害的處理過程中，經常需要使用到壓力灌漿技術。而在壓力灌漿技術的使用過程中，需要科學判斷公路路基的實際情況，在不影響公路路基穩(wěn)定性以及道路結構的情況下，科學合理地進行灌漿操作，提高灌漿過程中的科學性與質量。