袖閥管劈裂注漿在道路工程軟基處理中的應(yīng)用

許 巖

1 概述

道路軟基處理已經(jīng)成為道路工程的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題之一，如果不能有效保證軟基的處理效果，極易出現(xiàn)道路穩(wěn)定性下降、沉降變形等現(xiàn)象，這將嚴(yán)重影響到道路工程的質(zhì)量與使用年限。本文根據(jù)工程地質(zhì)情況和周邊條件，采用袖閥管劈裂注漿的方式進(jìn)行地基處理，既保證了工期，又取得了良好的工程經(jīng)濟(jì)效果。

2 工程概況及地質(zhì)條件

某道路工程位于深圳市寶安區(qū)，原始地貌為臺(tái)地以及臺(tái)地間沖溝，線路大部分地段分布有深厚人工填土(石)，人工填土層主要由粘性土組成，礫石以及碎石含量約20%～30%，結(jié)構(gòu)以松散～稍密狀為主，人工填石主要由塊石及碎石組成，大小不一，分選性差，塊徑0.1 m～0.5 m不等，含量約為50%～70%，其余為角礫及粘性土充填，結(jié)構(gòu)松散～稍密。天然含水量20.1%～44.1%，孔隙比為 0.68～1.237，壓縮系數(shù)為 0.378 1 MPa－1。地下水位一般埋深約為0.6 m～9.7 m，主要以孔隙潛水為主。這些土層土質(zhì)松軟，承載力低，需要進(jìn)行加固處理才能作為道路基層。而道路右線邊界距離地鐵四號(hào)線僅3.7 m，限制了軟基處理方案的選擇。

3 地基處理方案的比較和選擇

在深圳地區(qū)經(jīng)常采用的有換填法、深層攪拌法、強(qiáng)夯置換法、碎石樁擠密法和強(qiáng)夯法，但用在該工程上均有其局限性，由于道路邊界距離地鐵線路很近，這就要求在施工時(shí)要盡量減少地面的位移、限制地下水的流動(dòng)以及控制施工現(xiàn)場(chǎng)土地的位移等。

設(shè)計(jì)單位根據(jù)地質(zhì)條件特征又結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際環(huán)境情況，決定采用袖閥管劈裂注漿，劈裂注漿技術(shù)原理為在注漿壓力作用下，漿液克服地層的初始應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度，引起巖體或土體結(jié)構(gòu)破壞和擾動(dòng)，使其沿垂直小于主應(yīng)力的平面上發(fā)生劈裂，使地層中的裂隙或孔隙張開(kāi)，形成新的裂隙，漿液在壓力作用下的可灌性和擴(kuò)散距離增大，使土體膠結(jié)在一起，它可以有效加固軟弱土層，提高土體的力學(xué)強(qiáng)度和變形模量，減少總的沉降量。

4 劈裂注漿法地基處理的方案分析和設(shè)計(jì)

1)根據(jù)勘察鉆孔揭露地層軟弱土層厚度3 m～9 m，回填土的時(shí)間3年～4年，未經(jīng)有效加固或壓實(shí)，有利于注漿。

2)地下水主要以孔隙潛水為主，不具有腐蝕性，對(duì)注漿成孔無(wú)大的妨礙。

3)人工填土層主要成分為粘土夾礫石或碎石，含量約20%～30%，結(jié)構(gòu)以松散～稍密狀為主，人工填石主要由塊石及碎石組成，塊徑0.1 m～0.5 m不等，含量約為50%～70%，結(jié)構(gòu)松散～稍密。采用加固土壤固結(jié)類材料注入，可以效率較高的改變土體的物理性能，對(duì)提高地基土的強(qiáng)度和變形模量比較容易，對(duì)控制沉降也很有益。

在充分分析了以上各種性能的因素，我們初步設(shè)計(jì)出整體的注漿孔的布置和注漿的材料以及與之相結(jié)合的施工參數(shù):注漿孔的直徑采用110，注漿間距150 cm×150 cm梅花形布置，注漿深度根據(jù)地質(zhì)勘探情況確定，一般要求深入老土層0.5 m。注漿材料采用純水泥漿，其參數(shù)為水灰比1∶1，在漿液中加入水泥用量3%的PDN-5復(fù)合型減水早強(qiáng)劑。注漿量大于180 kg/m，必須采用三次注漿的方法，試驗(yàn)注漿壓力初步選擇為第一次0.3 MPa～0.5 MPa，第二次0.3 MPa～0.8 MPa，第三次 0.4 MPa～0.8 MPa。注漿后的地基承載力不小于120 kPa。注漿時(shí)按先封閉外圍邊界，再注漿加固內(nèi)部的順序進(jìn)行。出現(xiàn)下列現(xiàn)象可停止注漿:注漿量大于180 kg/m，工作面明顯隆起、地表嚴(yán)重冒漿，停機(jī)后穩(wěn)定壓力大于0.4 kPa，時(shí)間大于 3 min。

5 劈裂注漿法地基處理的施工及質(zhì)量控制

1)施工設(shè)備。鉆孔機(jī)械、注漿泵、壓注漿管路系統(tǒng)和制漿設(shè)備、袖閥注漿管及花管、芯管。

2)施工工藝。本工程采用單向閥管注漿，袖閥管注漿采用工程地質(zhì)鉆機(jī)成孔，并在孔內(nèi)灌注專門(mén)配制的套殼料(封閉泥漿)，然后埋設(shè)專用單向閥管。待套殼料達(dá)到一定強(qiáng)度后，在單向閥管內(nèi)插入雙向密封注漿芯管進(jìn)行分層劈裂壓漿。注漿完成后，單向閥管留在土體中用作加筋。

3)質(zhì)量控制要求。為了保證灌漿質(zhì)量和灌漿效果，劈裂灌漿過(guò)程中質(zhì)量控制主要有以下幾個(gè)方面:a.鉆孔采用XY-1型工程鉆機(jī)鉆進(jìn)，孔深至設(shè)計(jì)要求?？孜黄畈淮笥?0 mm，鉆孔垂直偏差斜率控制在1%以內(nèi)。鉆孔過(guò)程中若遇地下障礙物、拋填塊石，則需用金剛石鉆頭鉆進(jìn)，或預(yù)先壓漿固結(jié)塊石以保證成孔。b.套殼料灌注:本工程套殼料設(shè)計(jì)配方是42.5R普通水泥、膨潤(rùn)土、水，其材料重量比為 1∶1.53∶1.94，7 d 齡期抗壓強(qiáng)度 0.15 MPa。澆筑套殼料時(shí)，應(yīng)使套殼料將孔內(nèi)泥漿或其他鉆進(jìn)沖洗液完全頂出孔外為止。另外，插入袖閥管時(shí)，為使套殼料的厚度均勻，應(yīng)設(shè)法使袖閥管位于鉆孔中心，并應(yīng)避免套殼料進(jìn)入袖閥管中。c.由于距離地鐵工程較近，設(shè)計(jì)采用硅酸鹽漿液進(jìn)行化學(xué)灌漿，這樣灌漿壓力較低，以避免破壞地層結(jié)構(gòu)和造成地面位移。d.正式注漿前，選4個(gè)～6個(gè)點(diǎn)試注水泥漿，確定并調(diào)整注漿壓力、吸漿量和注漿次數(shù)。漿液要求具有良好的流動(dòng)性、較小的析水性、較高的穩(wěn)定性，保證漿液的可泵性、可灌性。施工中要求漿液經(jīng)過(guò)攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢杈鶆蚝蟛拍荛_(kāi)始注漿，并在灌漿過(guò)程中不停地緩慢攪拌，攪拌時(shí)間應(yīng)小于漿液初凝時(shí)間。漿液在泵送前應(yīng)經(jīng)過(guò)篩網(wǎng)過(guò)濾。為了減小漿液的析水性，摻入3%的PDN-5復(fù)合型減水早強(qiáng)劑。

施工檢驗(yàn)包括自檢和復(fù)合地基承載力檢測(cè)，均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)語(yǔ)

1)針對(duì)本工程地質(zhì)條件和周邊條件，采用劈裂注漿法進(jìn)行軟基處理，取得了良好的工程經(jīng)濟(jì)效果。

2)袖閥管劈裂注漿加固軟弱地基具有施工工藝簡(jiǎn)單，施工質(zhì)量易控制，無(wú)環(huán)境污染，價(jià)格低廉的特點(diǎn)，是一項(xiàng)大力推廣的施工工藝。

［1］陳玉磊.淺談軟土路基加固技術(shù)［J］.山西建筑，2010，36(15):279-280.