注漿技術在高速公路病害處理中的應用

黨翠艷

(河北省唐山市公路養護管理處)

1 工程概況及原因分析

1.1 工程概況

某高速公路在運營2年后部分路段出現路堤邊坡滑動及路面下沉等現象。路堤邊坡滑動使混凝土路面沿著面板間的伸縮縫拉裂，形成數條縱向裂縫，寬約1～2 cm，并有繼續發展的趨勢，有可能發展成滑坡，給公路的行車安全帶來極大安全隱患。原地面分布厚度不一的殘坡積泥土，天然含水量高，多呈可塑狀態，力學強度較低。上部填料主要來源于附近山坡殘積層混碎石粉質粘土。填方高度平均為9 m，最高為14 m地層性質與各層參數見表1。

表1 地層性質及主要參數

2 加固機理

灌漿法是利用液壓、氣壓或電化學法原理，對下沉部分鉆孔，孔深應穿透薄弱層，然后通過注漿管將漿液均勻的注入地層中，漿液以充填、滲透和擠等方式灌入填料的空隙，經人工控制一定時間后，漿液均勻地注入地層中，漿液將原來松散的土粒或裂隙膠結為一個整體，形成一個結構新、強度大、防水性能高和化學穩定的“結石體”，防止或減弱路基的再下沉。

3 加固方案

3.1 遵循原則

一般利用水泥漿液或水泥粉煤灰漿液，再添加少量外加劑作為加固漿液;注漿作業應有封壓層.如軟基上部有硬殼時，將它作為封壓層;如沒有硬殼時，要在地層表面做一層50 cm的粘土墊層，作為封壓層，或碾壓地基形成封壓層;注漿作業上部砂粒層較多時，一般采用自上而下分層注漿;對于上部沒有或有少量砂粒層，以粘性土為主時，一般采用自下而上分層注漿;注漿作業的擴散半徑，一般根據壓力和軟土的滲透性大小確定，然后進行布孔。布孔方式可以為矩形或梅花形;孔距應根據土層性質和構造物來確定。當軟土地基中砂礫層較厚，滲透系數較大時，一般選擇孔距3～5 m;當軟土地基中以飽和粘性土為主，滲透系數較小時，一般選擇孔距2～3 m。注漿材料選擇有粒狀漿材和化學漿材兩大類，化學漿材因其造價高，施工技術難度大，應用較少。

3.2 加固設計

在道路兩邊緊急停車帶處采用靜壓注漿，孔內插鋼筋形成微型樁群，通過注漿填充填方路基與結構物之間的空隙，增強填方路基的密實性，并通過水泥漿液與填土相互作用而形成水泥土，提高路基土體的力學性能，減少地下水對路基土的滲透破壞。插入孔內的鋼筋與水泥漿液形成混凝土柱體，在坡體潛在滑移面處抵抗了此處的剪應力，提高了坡體的抗滑移能力。道路的行車道與超車道同樣采用靜壓注漿，通過注漿填充地基土體中的空隙，擠出土體中的空氣與水，提高路基土體的力學性能。

3.3 設計參數

由于該工程為高填方路基，壓實度不足用注漿法加固時，漿體流動度可稍大些，擴散半徑較大，可使漿體在土體中均勻分布，但泌水率不能大，控制在10%左右。

采用325普通硅酸鹽水泥，化學外加劑，水灰比為1∶1。當單孔注漿量過大時，應加入3%的水玻璃，并要求注漿材料28 d的抗壓強度不得低于5 MPa。

在施工中，一般都以不使地層結構破壞或僅發生局部和少量的破壞作為確定地基允許注漿壓力的基本原則。注漿壓力與加固土體的厚度、漿液粘度、注漿速度及注漿量等因素有關。注漿過程中壓力是變化的，本工程的注漿壓力是通過計算后再由現場注漿試驗來調整確定，在路堤處注漿壓力為0 ～0.2 MPa，行車道與超車道注漿壓力為0.1 ～0.4 MPa。

4 注漿孔布置及施工

4.1 注漿孔布置

根據現場注漿試驗確定有效注漿半徑。工程采用以下方式布置。

(1)勘探孔:孔徑110 mm，在每一加固區處理段布置5～6個勘探孔，查明該段路基填筑層的厚度及分層結構性狀和密實情況，分析填筑土質量好壞及基礎是否存在不良的地質問題，確定注漿孔的深度。一般勘探孔兼注漿孔，孔深為穿過淤泥質土，抵基巖面。

(2)注漿孔:注漿孔孔徑110 mm，緊急停車帶鉆孔深度為穿過原狀土抵基巖面，行車道與超車道鉆孔深度要求進入原生粘土層0.5～1 m，按梅花形布置。

4.2 成孔

采用風動沖擊成孔，部分鉆孔會出現塌孔而難以下管，對其處理方法是:鉆孔后，在下管前先掃孔，掃孔后立刻下管，如孔內再有局部坍落，下管困難，經工程技術人員對現場地質情況進行分析，采用當天打孔、插管，用高比例水泥、水玻璃漿液封孔，第2 d拔管，然后再下注漿花管進行注漿加固。

4.3 制漿

按設計配合比配制漿液，對于構造物注漿摻入外加劑要根據試驗確定，以防止未膠結成高強度、穩定性良好的新巖土體以前，土基強度反而下降的現象發生，造成構造物瞬時沉降;漿液在注漿以前，要一直不停地進行攪拌，防止沉淀，影響質量。

4.4 注漿

在粘性土為主的地層進行注漿作業采用自下而上或孔口封閉注漿法，一次成孔，分層注漿，每次注漿段控制在1.5～2.0 m之間;在含有較多中粗粒砂土層的地層，注漿作業采用自上而下或孔口封閉注漿法，一次只鉆成一段注漿孔，自上而下注漿，每次注漿段控制在1.5～2 m之間;注漿時應先施邊緣帷幕孔，再施工加固孔，要隔孔注漿，鄰孔封孔，防止冒漿;注漿施工時，宜先注入少量稀漿，后注入稠漿;邊緣孔孔距一般應為注漿孔距的1/2，以確保注漿質量;有些還需根據水文地質情況，設施工排水孔，特別是地下水較高的地區，其目的是將地下水隨注漿施工排出，當排水孔內見到漿液時，可以封孔;在注漿進程中，一般要隨時進行觀察，如發現有地面隆起或跑漿現象時，應停止注漿，分析原因，減少下個注漿段的注漿量。如依然如故，應停止該孔注漿;注漿應注意流量的控制，流量過大，易隆起或跑漿，流量過小，壓力太小，達不到注漿目的。

4.5 封孔

注漿結束后，應及時封孔，在注漿管口設置專門的壓力閥門，注漿結束后關上閥門。待孔內水泥漿沉降析水2～4 h后拆除閥門，再采用速凝型325水泥濃漿進行人工封孔。封孔后孔口盡可能保持與原混凝土路面外觀、形狀一致。

5 注漿過程中出現的問題及應對措施

本次施工采用無水沖擊鉆進法成孔，日造2～3孔。鉆進過程中個別孔含水量大，導致巖芯難以提出，故施工過程中向孔內投入干混凝土拌和料，再進行沖擊鉆進，采用多次取芯方式完成鉆進施工;路堤注漿時坡面冒漿，路肩開裂.首先應停止灌注，用編織袋堵塞冒漿處，再用漿液封閉路肩裂縫以防止雨水進入坡體.如果該孔注漿未達到計算所需灌注量，24 h后采用小壓力進行補充注漿;主、超車道注漿過程中，若發生串漿現象，應停止鉆孔施工，減小鉆進震動產生的影響，對串漿孔進行簡易封堵，然后多個孔輪流灌注.為了防止封堵孔內漿液初凝，每孔灌注時間不超過10 min。

6 效果檢測

本工程的檢驗手段以標貫試驗數據對比分析為主，以鉆孔取芯及沉降觀測為輔。

6.1 鉆孔取芯檢驗

從試驗現場取出的巖芯可以看出:土體中含有大量的水泥塊，這與擊數結果很吻合，擊數越大，說明水泥塊含量越多。

6.2 沉降觀測

沉降觀測資料表明:路肩部位普遍抬升1～3 mm，對混凝土路面下沉部位也起到了一定的抬升作用。對要求抬高板塊，也基本上抬升到了與相鄰混凝土路面一致的高程。未能抬升部位，觀測表明也未再繼續沉降.對拉裂縫的觀測表明，經注漿擠密、回填加固后，混凝土路面與路肩得到抬升，使裂縫寬度減小并基本處于穩定狀態，未發現繼續拉裂破環。

以上分析表明高填方路基經注漿處理后，填筑土強度得到增強，路基已穩定。下沉、滑移已基本得到控制，填筑土的防滲能力、抗滲透破壞能力有了顯著提高，表明該加固處理工程采用注漿施工技術是適宜的，具有較好效果。

7 結語

采用注漿法處理高速公路地基病害是一種比較理想的方法，本次施工取得了令人滿意的效果.采用壓密注漿法加固土體成本低、速度快，對技術、設備要求不高，但目前注漿方案設計還尚無成熟、可靠的理論依據.本次實踐的成果，為以后高速公路地基病害采用注漿法處理提供了可靠的試驗數據，并對注漿技術理論的完善起到有益的作用。

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