柔性管注漿加固技術在路基修復中的應用

■張新萍

（新疆新紀元公路設計有限責任公司，烏魯木齊 830000）

1 前言

在公路損毀實例中，很多是由于路基受損導致道路中斷（見圖1）。而路基快速修復和加固技術也始終受到工程專家的重視，到目前為止，研究成果也很豐富，多種技術已經被廣泛應用，例如：澆筑整體混凝土板法、抗滑樁加固法、預應力錨索加固法和柔性管注漿加固技術等。下面詳細介紹一下柔性管注漿加固技術在路基修復中的應用。

圖1 公路路基損毀事例

2 工程實例

位于新疆自治區的連霍高速烏魯木齊至石河子段全長約150km。2013 年，由于大雨影響導致大豐鎮境內的一段高速公路路基發生垮塌，垮塌長度達到36m。經過分析，此段公路路基壓實度不足是造成這次事故的主要原因，后經多方商討，結合本地段路基土質松軟、填筑土主要是碎石和礫石、裂隙發育較多等特點，決定采用柔性管注漿加固技術對此段路基進行修復處理。

3 注漿加固技術的應用現狀

注漿加固技術歷史久遠，早在100 多年前，歐洲部分國家就采用這種技術對建筑物地基進行加固處理，此外，很多學者對與注漿技術相關的理論和工藝也給予了很多研究，取得了豐碩的成果，為注漿加固技術的深入發展提供了技術支持。我國對注漿加固技術的應用起步較晚，但發展很快，目前我國已經在注漿理論方面，特別是在相關配套設施制造方面，已經達到國際先進水平[1]。

目前，注漿加固技術已經被廣泛應用于水利設施、礦山巷道、建筑物地基、交通隧道等工程中，取得了巨大成功。本文介紹的柔性管注漿加固技術的主要施工流程為：場地定位→布置柔性注漿管→封孔→制漿→注漿→終孔。

4 柔性管加筋注漿技術在路基修復中的具體應用

4.1 注漿壓力和速度的確定

注漿壓力測定的準確與否將直接影響著最終的加固效果。提高注漿壓力，會使更多的漿液被注入到路基的空隙當中，其加固效果會更好。但是如果無限度地提高注漿壓力，會導致相關材料性能要求大幅提高，從而增加材料成本；其次，如果注漿壓力過大，會導致路基墊層結構的破壞，得不償失。所以應合理地將注漿壓力控制在最大允許值內[2]。

注漿壓力一般采用兩種方法共同論證，在本項目中是采取試驗注漿曲線法和經驗公式法來確定的。

（1）試驗注漿曲線法

首先選取本路段進行現場注漿試驗。在試驗中，逐漸提高注漿壓力，時刻記錄注漿量，最后得出注漿壓力和注漿量的關系曲線（見圖2）。如果當壓力達到某一數值時，注漿量突然增大，但是壓力卻不再升高（或者出現降低現象），這就說明路基已經被破壞，注漿壓力極限值就會確定。

圖2 注漿壓力與注漿量的關系曲線

在本工程項目中，通過現場試驗確定出注漿壓力極限值為40kPa。下面再通過經驗公式法對此結果進行驗證。

（2）經驗公式法

根據公式（1）在實驗室測定出相關的注漿參數，最終確定注漿壓力。

式中，Pu——注漿壓力，kPa；

σc——注漿土層抗壓強度；

K0——靜止測壓系數；

γ——土體重度；

H——注漿孔深度；

v——泊松比。

本工程項目通過實驗室測定和計算后，得出注漿壓力最適值為35kPa。

綜合以上兩種方法的結果，最終確定出本工程的最后注漿壓力為35kPa。

在注漿過程中，注漿速度直接影響著注漿壓力和流量，所以對速度的控制也需要謹行慎之。注漿速度的確定一般是通過現場試驗，此外還可以結合參考其他相似工程的經驗。在本項目中，最終確定注漿速度為15～20L/min[3]。

4.2 柔性注漿管的布置

在本工程中，損毀路基經過擴展，最終需要修復長度約為50m，布置注漿管長度為45m，注漿有效長度可達40m。注漿管分為上下兩排，同一排管的間距為80cm（通過現場試驗測定，其注漿擴散半徑約為30～40cm），上一排距路面200cm，下一排距路面400cm，其具體布置示意圖如圖3 所示。每根柔性管上注漿孔間距為40cm，孔徑為8mm。

在鋪設柔性注漿管時，應保證其放線位置準確、平坦，在鋪設完成后要進行復合審查，發現偏差和錯位應及時糾正，之后進行填埋和壓實。

圖3 柔性管布置剖面圖

4.3 制作漿液

水泥漿質量將直接決定最后的加固效果。在柔性管注漿加固技術中，對水泥漿的具體要求有以下幾點：

（1）漿液具有較好的穩定性。在常溫下，要求漿液的基本性質不發生較大變化，不能發生強烈的化學反應；

（2）要求漿液黏度低，流動性好，保證具有較強的可注性，且固化后無收縮現象；

（3）漿液的凝結時間在一定范圍內可進行調控；

（4）保證漿液無毒無害，對環境和工作人員身體沒有不良影響。而且沒有腐蝕性和較易清洗，以保護注漿設備；

（5）保證漿液凝固之后能夠和巖土體牢固粘結，不龜裂，且具有較好的耐腐蝕性，對溫度、濕度等因素不敏感；

（6）制漿工藝簡單，操作方便，且要求成本較低。

目前，常見的柔性管注漿材料的組成及作用和性能如表1 所示。

表1 柔性管加固注漿的相關材料要求

在本工程項目中，主料選用的是普通水泥，水灰比為1∶1；速凝劑三乙醇胺氯化鈉比重為1%；膨脹劑鋁粉的比重為0.01%。

4.4 注漿作業

在注漿參數確定之后，就要進行注漿作業。本項目選擇的注漿泵型號為BW-160H，為單缸雙作用往復活塞式泵。其注漿順序一般按照從下到上進行，注意：每排管路要采用間隔注漿形式，這樣是為了使漿液能夠更好地擴散，提高加固效果。在注漿作業期間應時刻記錄壓力和流量變化，出現異常情況應立即停止作業，并查明原因，在找到問題之前不得施工。

注漿作業完成后20d 對路基支撐強度進行檢測，達到標準后再進行路面鋪筑。下表2 記錄了本工程中注漿前后現場密實度的測試結果[4]。

表2 現場密實度測試結果

5 結束語

本工程的應用表明，柔性管注漿加固技術對提高路基密實度有著明顯作用，平均提高量超過了11%。此外，柔性管注漿加固技術成本較低，不需要大型機械作業，但其施工工序較多，對施工人員素質要求較高，這就需要相關工作人員認真負責，保證工程達到預期效果。

[1]沈錫英，朱芬華.滲透灌漿中漿液滲流分析[J].同濟大學學報，2009，10（2）：16-18.

[2]林松梅，朱巖，韓金峰.硅化法加固粘性土地基的應用研究[J].黑龍江水利科技，2005，8（6）：40-41.

[3]張良輝，熊厚金，張清.漿液的非穩定滲流過程分析[J].巖石力學與工程學報，2007，16（6）：56-60.

[4]黃敏，張可緒，張爾齊.樁底灌漿分析[J].哈爾濱建筑大學學報，2005，34（6）：39-45.