壓力灌漿技術(shù)在公路路基沉陷施工中的應(yīng)用

1.郭冬霞 2.代 敏

1.平輿縣康達(dá)路橋建筑有限公司 2.平輿縣公路管理局

壓力灌漿技術(shù)在公路路基沉陷施工中的應(yīng)用

1.郭冬霞 2.代 敏

1.平輿縣康達(dá)路橋建筑有限公司 2.平輿縣公路管理局

近年來，由于受各種綜合因素的影響，完工后的公路或多或少的存在各種早期路基病害現(xiàn)象，并進(jìn)而反映到路面上來，直接影響到公路的質(zhì)量及正常運(yùn)營，造成了大量的維修資金浪費(fèi)，并在一定程度上影響了公路行業(yè)整體社會形象。 為保證和提高現(xiàn)有各類公路的通行服務(wù)能力，最現(xiàn)實(shí)有效的辦法就是對目前公路路基已經(jīng)出現(xiàn)的各種病害所產(chǎn)生的原因進(jìn)行詳細(xì)分析和科學(xué)研究，以找到并予以實(shí)施耐久、經(jīng)濟(jì)、安全、簡便的維修處治方案，因此，開展對現(xiàn)有路基病害現(xiàn)象處治技術(shù)的應(yīng)用研究，已成為所有公路養(yǎng)護(hù)從業(yè)人員所必須面對和亟需解決的重要問題。

壓力灌漿、公路工程；路基沉陷

一、灌漿機(jī)理

壓力灌漿是通過鉆孔，并利用注漿設(shè)備均勻的將漿液注入路基土體中，以填充滲透和擠密的方式，排除顆粒間裂縫中的水分和空氣，并占據(jù)其空間，使路基土體孔隙比減少，強(qiáng)度提高。經(jīng)過一段時間后，漿液凝固，把原來路基松散的土顆粒或裂隙結(jié)為一個整體，形成一種新的結(jié)構(gòu)體，成為防水防滲性高，土壤穩(wěn)定性能好的一道屏障，從而達(dá)到加固路基，填充空洞，治理病害的目的。由于地層中的不均勻，一方面通過鉆孔，以一定水灰比的漿液高壓快速強(qiáng)行記入弱透水土層在注漿點(diǎn)集中的形成近似球形的漿泡，擠壓臨近的土體，使土體被擠壓密實(shí)，固結(jié)形成強(qiáng)度，承載力得到大大提高。另一方面，在透水性好的土層，隨著壓漿的進(jìn)行，漿液通過裂縫和滲透，填充到個砂礫石間的空隙中，在層間形成方向各異的片狀、帶條狀、塊狀的漿液體，漿液經(jīng)一段時間的養(yǎng)生，凝結(jié)硬化后，松散的砂礫石膠結(jié)成一個整體良好，強(qiáng)度高，防水性能強(qiáng)的“結(jié)石體”。同時在鉆孔內(nèi)形成樁柱體，與周圍的土體相互作用均勻受力，形成了復(fù)合地基，提高了承載力。

二、路面病害成因

路面在重車荷載反復(fù)作用下，會有積累塑性變形在結(jié)構(gòu)層出現(xiàn)，局部范圍與基層不再保持連續(xù)接觸，將會有微小的縫隙在路面結(jié)構(gòu)層底部和基層產(chǎn)生，也就是局部脫空現(xiàn)象在結(jié)構(gòu)層下部產(chǎn)生。在溫度及濕度改變情況下，結(jié)構(gòu)層內(nèi)溫度的非線形分布，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)層向上、下方面進(jìn)行翹曲，結(jié)構(gòu)層和路基之間的分離速度將會加快，進(jìn)而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)層底部脫空現(xiàn)象。泥漿主要由積水和基層材料中細(xì)料組成，順著面板接縫處泥漿流出，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)層底部脫空現(xiàn)象的出現(xiàn)。

1、路基填方壓實(shí)度不足。在公路工程施工過程中，路基是其受力的主要組成部分，基于此，在施工過程中必須對路基進(jìn)行科學(xué)有效地填方壓實(shí)。在公路路基壓實(shí)過程中，極易產(chǎn)生壓實(shí)不足問題，主要因素為土層含水量控制難度大的主要在于施工壓力及壓實(shí)時間設(shè)計(jì)不合理等問題，進(jìn)而無法實(shí)現(xiàn)良好地壓實(shí)效果。

2、路基中存在軟弱土層。在公路路基施工過程中，因施工路段自身因素的影響，如地面軟弱、地質(zhì)條件差等，都會對公路承載力造成極大的影響。特別是軟弱土層對路基施工的整體質(zhì)量將造成極大的影響，軟弱土層自身力學(xué)性質(zhì)很低，將導(dǎo)致路面出現(xiàn)沉陷、塑性擠壓等問題的出現(xiàn)，甚至導(dǎo)致原有路面土層下沉及位移問題。

三、壓力灌漿處治路基不均勻沉陷研究分析

現(xiàn)階段公路工程路基防治及處理的重要方式就是壓力灌漿技術(shù)，主要通過壓力將能固結(jié)的漿液利用鉆孔灌注技術(shù)灌入裂縫及土體中，使高度物理學(xué)性能在被加固物體內(nèi)形成，并加以改善。在被加固體內(nèi)注入漿液以后，利用高強(qiáng)度壓力基礎(chǔ)土體內(nèi)存有的水分及空氣，凝結(jié)硬化漿體，使原有密實(shí)度較低的土體成為一個整體，同時增強(qiáng)其強(qiáng)度及穩(wěn)定性。

1、漿材配合比設(shè)計(jì)。依據(jù)相關(guān)灌漿經(jīng)驗(yàn)及數(shù)據(jù)顯示，通常選用水灰比為0.8：1到1：1作為水泥漿配合比進(jìn)行漿液的配比，也可以選用0.8：1到1：1作為水泥粉煤灰漿的配合比，但其混合料中必須有20%到30%左右的粉煤灰。

2、壓力灌漿邊界范圍。注漿范圍確定中必須包含以下幾個方面：處理公路長度中軸線的方向、寬度要在平面上確定，注漿深度要在縱向上確定。在處理軟弱地基注漿過程中，標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為承載力f在200kpa以上及沉陷量f超過30厘米，公路中軸線方向上的長度進(jìn)行有效確定，并將路堤底部寬度作為橫向處理寬度。

3、漿液擴(kuò)散半徑確定。作為壓力灌漿施工的重要參數(shù)，漿液擴(kuò)散半徑直接影響著灌漿整個工程量及造價，可以利用現(xiàn)場注漿試驗(yàn)來對地基條件復(fù)雜及計(jì)算參數(shù)選準(zhǔn)難度大的情況進(jìn)行有效確定。如果漿液呈現(xiàn)柱狀擴(kuò)散，試驗(yàn)資料不全的情況下，可以將不同工程地質(zhì)條件下土的滲透系數(shù)作為參考依據(jù)，進(jìn)而得出漿液擴(kuò)散半徑的推薦值。

4、注漿孔的布置方式。布置注漿孔必須使相鄰注漿孔的作用范圍存在重合部位，促使需進(jìn)行加固的路基成為一個完整的受力體。單排孔布設(shè)與多排孔布設(shè)都是注漿孔布置的重要方式。

5、注漿量的確定。將灌注半徑內(nèi)圓柱體孔隙的總體積作為灌漿量的體積，漿液在灌漿過程中有時不能將土體內(nèi)的孔隙完全填充，部分漿液含水的孔隙填充效果更差。在計(jì)算漿液量時，一般在理論值上要乘以在1以下的數(shù)值，但具體作業(yè)中，尤其是單孔灌注量中的I序孔灌注量常常在理論計(jì)算值以上，II序孔的灌注量則在理論計(jì)算值以下，進(jìn)而對單孔灌注完成的標(biāo)準(zhǔn)造成極大的影響。

6、袖管注漿施工。按照漿液擴(kuò)散距離對注漿孔距離進(jìn)行確定，在地層條件下，漿液參數(shù)、注漿參數(shù)直接關(guān)系著漿液的擴(kuò)散距離。當(dāng)單排孔對注漿要求無法滿足時，常常會選用三排孔。設(shè)計(jì)多排孔的原則就是對注漿孔潛力進(jìn)行充分發(fā)揮，進(jìn)而取得最大注漿體厚度，這種情況下不但不會產(chǎn)生兩排孔間搭接緊密度不夠的現(xiàn)象，也不會出現(xiàn)過多搭接浪費(fèi)的情況。

7、灌漿質(zhì)量檢驗(yàn)及效果評估。作為地下隱蔽工程，灌漿工程在施工過程中必須遵循施工規(guī)定進(jìn)行有效施工，為確保注漿工程的整體質(zhì)量，灌漿高等級公路軟弱地基后，必須使其路基承載力在200kpa以上，最大沉陷必須在30era以下。利用靜載試驗(yàn)、鉆孔取芯標(biāo)貫試驗(yàn)、深槽開挖檢查及彎沉試驗(yàn)，對填充灌漿施工范圍內(nèi)雜填土層空隙的有效性進(jìn)行驗(yàn)證，充分壓密及填充粉、細(xì)沙層，提高路基承載力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)沉陷控制的目的。

四、結(jié)束語

綜上所述，隨著改革開放程度的不斷加深，我國公路工程建設(shè)規(guī)模也越來越大，進(jìn)而增加了公路工程施工的難度。作為公路工程施工的重要組成部分，路基沉陷施工過程中必須重視其處理方式的選擇，壓力灌漿技術(shù)在路基沉陷施工的中的大量應(yīng)用，可以最大限度地提升軟土路基施工的質(zhì)量，還能實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)效益及社會效益。