袖閥管劈裂注漿在道路工程軟基處理中的應用

許 巖

1 概述

道路軟基處理已經成為道路工程的關鍵技術問題之一，如果不能有效保證軟基的處理效果，極易出現道路穩定性下降、沉降變形等現象，這將嚴重影響到道路工程的質量與使用年限。本文根據工程地質情況和周邊條件，采用袖閥管劈裂注漿的方式進行地基處理，既保證了工期，又取得了良好的工程經濟效果。

2 工程概況及地質條件

某道路工程位于深圳市寶安區，原始地貌為臺地以及臺地間沖溝，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%，結構以松散～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，結構松散～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。這些土層土質松軟，承載力低，需要進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

在深圳地區經常采用的有換填法、深層攪拌法、強夯置換法、碎石樁擠密法和強夯法，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，這就要求在施工時要盡量減少地面的位移、限制地下水的流動以及控制施工現場土地的位移等。

設計單位根據地質條件特征又結合現場實際環境情況，決定采用袖閥管劈裂注漿，劈裂注漿技術原理為在注漿壓力作用下，漿液克服地層的初始應力和抗拉強度，引起巖體或土體結構破壞和擾動，使其沿垂直小于主應力的平面上發生劈裂，使地層中的裂隙或孔隙張開，形成新的裂隙，漿液在壓力作用下的可灌性和擴散距離增大，使土體膠結在一起，它可以有效加固軟弱土層，提高土體的力學強度和變形模量，減少總的沉降量。

4 劈裂注漿法地基處理的方案分析和設計

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

2)地下水主要以孔隙潛水為主，不具有腐蝕性，對注漿成孔無大的妨礙。

3)人工填土層主要成分為粘土夾礫石或碎石，含量約20%～30%，結構以松散～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%，結構松散～稍密。采用加固土壤固結類材料注入，可以效率較高的改變土體的物理性能，對提高地基土的強度和變形模量比較容易，對控制沉降也很有益。

在充分分析了以上各種性能的因素，我們初步設計出整體的注漿孔的布置和注漿的材料以及與之相結合的施工參數:注漿孔的直徑采用110，注漿間距150 cm×150 cm梅花形布置，注漿深度根據地質勘探情況確定，一般要求深入老土層0.5 m。注漿材料采用純水泥漿，其參數為水灰比1∶1，在漿液中加入水泥用量3%的PDN-5復合型減水早強劑。注漿量大于180 kg/m，必須采用三次注漿的方法，試驗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。注漿時按先封閉外圍邊界，再注漿加固內部的順序進行。出現下列現象可停止注漿:注漿量大于180 kg/m，工作面明顯隆起、地表嚴重冒漿，停機后穩定壓力大于0.4 kPa，時間大于 3 min。

5 劈裂注漿法地基處理的施工及質量控制

1)施工設備。鉆孔機械、注漿泵、壓注漿管路系統和制漿設備、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鉆機成孔，并在孔內灌注專門配制的套殼料(封閉泥漿)，然后埋設專用單向閥管。待套殼料達到一定強度后，在單向閥管內插入雙向密封注漿芯管進行分層劈裂壓漿。注漿完成后，單向閥管留在土體中用作加筋。

3)質量控制要求。為了保證灌漿質量和灌漿效果，劈裂灌漿過程中質量控制主要有以下幾個方面:a.鉆孔采用XY-1型工程鉆機鉆進，孔深至設計要求?？孜黄畈淮笥?0 mm，鉆孔垂直偏差斜率控制在1%以內。鉆孔過程中若遇地下障礙物、拋填塊石，則需用金剛石鉆頭鉆進，或預先壓漿固結塊石以保證成孔。b.套殼料灌注:本工程套殼料設計配方是42.5R普通水泥、膨潤土、水，其材料重量比為 1∶1.53∶1.94，7 d 齡期抗壓強度 0.15 MPa。澆筑套殼料時，應使套殼料將孔內泥漿或其他鉆進沖洗液完全頂出孔外為止。另外，插入袖閥管時，為使套殼料的厚度均勻，應設法使袖閥管位于鉆孔中心，并應避免套殼料進入袖閥管中。c.由于距離地鐵工程較近，設計采用硅酸鹽漿液進行化學灌漿，這樣灌漿壓力較低，以避免破壞地層結構和造成地面位移。d.正式注漿前，選4個～6個點試注水泥漿，確定并調整注漿壓力、吸漿量和注漿次數。漿液要求具有良好的流動性、較小的析水性、較高的穩定性，保證漿液的可泵性、可灌性。施工中要求漿液經過攪拌機充分攪拌均勻后才能開始注漿，并在灌漿過程中不停地緩慢攪拌，攪拌時間應小于漿液初凝時間。漿液在泵送前應經過篩網過濾。為了減小漿液的析水性，摻入3%的PDN-5復合型減水早強劑。

施工檢驗包括自檢和復合地基承載力檢測，均達到了設計要求。

6 結語

1)針對本工程地質條件和周邊條件，采用劈裂注漿法進行軟基處理，取得了良好的工程經濟效果。

2)袖閥管劈裂注漿加固軟弱地基具有施工工藝簡單，施工質量易控制，無環境污染，價格低廉的特點，是一項大力推廣的施工工藝。

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