山區高速公路高填方路基下沉段壓漿處理技術

李曉靜

(河北路橋集團有限公司)

高填方路基沉降在我國山區道路中較為普遍,處理方式也多種多樣,有換土復填法、固化劑法、粉噴樁法和灌漿法等。從方案的可操作性、經濟性、處理效果綜合比較,灌漿法操作簡便、成本低、效果較好且不影響公路運營,是軟土路基處治常用的方法。近幾年來,壓力灌漿技術逐步用于處理高填方沉降病害取得了一定的效果,但是高填方部分路段深達十幾米,壓漿工程受工藝限制最大深度很難達到 10m,道路修建時,路基底層壓實度標準均較低,而壓漿又加大了路基上部的重力,這種情況是否會加大沉降,如何避免這種情況的發生是需要研究和探討的。

1 壓漿材料設計與選擇

壓漿材料的選用非常關鍵,壓漿是通過壓漿泵的壓力推動,將拌和良好的填充料經過壓漿管、壓頭滲透到路基的空隙中。因而要求填充拌合物應有較好的粘聚性、較高的流動性和較小的干縮性,并要求在壓漿過程中不離析、不泌水。

1.1 膠凝材料的選擇

要保證壓漿拌合物能順利地壓入板底,要求壓漿拌合物具有良好的可泵性,保水性。因此,選用保水性好,泌水性小的水泥或其他材料作為壓漿拌合物的膠凝材料。

1.2 摻和料的選擇

在壓漿拌合物中摻入適量的摻合物,不僅可以降低成本,而且又能增加壓漿拌合物的流動性能。粉煤灰是壓漿摻和物的首選材料。因為粉煤灰中含有大量的空心玻璃微珠,可以解決為了提高壓漿硬化物的強度而減少水灰比和為了提高拌合物的可泵性而需增加水灰比的矛盾。同時,由于粉煤灰能與水泥的水化物產生二次水化作用,使硬化物更加致密,強度更高;另外由于空心玻璃珠的吸水性能,在拌合物終凝后,還可以不斷釋放出少量的水參與養生,減少收縮。另外,由于壓漿拌合物在硬化后,會產生一定量的收縮,因此,可以在壓漿拌合物中摻入適量的膨脹劑。

2 壓漿實施方案設計

2.1 壓漿孔的布設

壓漿孔布設的好壞以及每塊板所布設的孔數及孔深,直接影響到壓漿的效果和成本。根據以往壓漿的經驗,橋頭部位孔距應為 2.5m×2.5m,孔深 0.5～1m視具體情況現場決定;路基沉降段孔距應為 3m×3m,孔深 2～8m視填料厚度及沉降值現場決定。壓漿孔采用梅花形布孔,孔距 3m左右,用皮尺量放孔位,孔位誤差不超過 ±5cm。

2.2 注漿壓力

注漿采用壓力為 0.5～1.5MPa,壓力由大到小,到注漿后期,部分注漿孔單位時間注漿量會明顯上升,說明注漿形式由滲流注漿變換為脹裂式注漿。

2.3 橋頭搭板尺寸

與路垂直方向為 10m,與路平行方向為 4～8m,每處橋涵有 4塊搭板,每塊搭板布設 8～11個壓漿孔(按實際搭板尺寸定),搭板后部是否壓漿由監理工程師根據現場確定。

圖 1 3m板順路方向

圖 2 4m、5m板順路方向

圖 3 大于等于 6m板順路方向

3 工藝流程

3.1 注漿孔成孔

注漿孔施工是注漿第一道工序,在施工中要做到以下幾點。

(1)注漿花管直徑宜采用 Ф37～42mm,長度在 1.5～2m之間;

(2)鉆機應準確到位,嚴格按施工序次布孔施工,鉆機在施工過程中應盡量減少注漿孔的斜度。

3.2 制漿

根據材料試驗確定配方選擇漿材,進行制漿并注意：

(1)按程序加料,準確計量,掌握漿液性能,用多少漿制多少漿;

(2)漿液應進行充分攪拌,并堅持注漿前不斷的攪拌,防止再次沉降,影響漿液質量。

3.3 注漿

注漿是通過注漿設備,輸漿管路,將漿液注入到目的層中。應采用自下而上式注漿法,分段自下而上注漿,在注漿順序上,按序次施工,先施工邊緣帷幕孔,再施工加固孔,當注漿壓力達到要求時,終止注漿。在注漿過程中,當地面隆起或有跑漿現象時,應停止注漿,分析其原因,對下一個注漿段,宜減量注漿,并檢查封孔裝置、注漿設備等。

4 工程實例

4.1 工程實施

石太高速公路于 1995年 10月建成通車,全線長68.12km。K332+529～K378+120段 45.591km屬于山嶺重丘區,路基填方較高,為填石或土石混填,而且石太路行車多為載重貨車。經過這幾年的使用一些路段出現了不同程度的沉降,尤其是山區路段和橋頭,沉降嚴重,最大沉降達到10cm以上。為了使石太高速保持良好的通行狀況,需要對這些路段或橋頭路基進行壓漿處理,為后續的路面大修做準備。

匯總現場記錄數據,可得到如表 1所示的注漿區域數值表。

4.2 壓漿效果分析

工程實施后,沉降路段情況大為改觀,跳車現象基本消除,沉降不再繼續發展,表 2是兩相臨高填方段進行對比實驗的數據比較。

表 1 K355+400～K355+500上行行車道路基壓漿數據表

表 2 K355+400～K355+500上行行車道壓漿觀測 m

表 2為施工區域位于K355+400～K355+500上行行車道,觀測點 1997年 3月設立,隨機分布,并假定各點高程為零,2001年 3月,經持續觀測發現該區域累計沉降平均值已達 66mm,年均沉降量達到 16.5mm,隨即對該區域進行了注漿,并重新鋪筑瀝青混凝土設置觀測點,經過一年的使用再進行觀測發現,一年后累計沉降量不到 2mm,說明沉降已得到很好的控制,注漿的效果明顯。

5 小 結

壓漿技術在處理高填方路基沉降中取得了很好的效果,經調查壓漿段均取得了很好的效果,并沒有使沉降加速發展。此外對于高填方路基壓漿還需要注意以下幾點。

(1)混合料需要有一定的和易性,以方便施工。

(2)嚴格控制配比,以保證灌漿的混合料結硬后不能有多余水分。

(3)保證混合料有一定的膨脹性。

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