高壓注漿在城市道路路基加固中的應用

劉靜

（蘭州市城市建設設計院市政所,甘肅蘭州730030）

高壓注漿在城市道路路基加固中的應用

劉靜

（蘭州市城市建設設計院市政所,甘肅蘭州730030）

近年來，高壓注漿在市政建設項目中的應用愈加廣泛，特別是在建成后的項目中使用取得了事半功倍的效果。不僅操作簡便、施工快速，還能保護既有設施，大幅度降低工程投資。結合蘭州市新區一條城市道路路基加固的實例，探討高壓注漿的基本原理和具體的施工方案，并結合市政道路的特點，提出了設計、施工中應注意的安全問題。該工程使用狀況良好，節省投資，取得了較好的處理效果和經濟效益，以供今后相似工程參考借鑒。

城市道路；路基加固；高壓注漿

1 概述

加固的城市道路為城市主干路，處于西北黃土地區，所處場地土層具有Ⅲ～Ⅳ自重濕陷性，局部有細砂層，地下水埋藏較深。道路路面鋪筑完成一年之后，由于沿線綠化帶滲水，造成車行道范圍內路基出現大面積的不均勻沉降，由于道路線路較長，道路斷面寬，處理面積十分巨大。如何在控制投資、不中斷交通的情況下解決路基失穩問題迫在眉睫。而高壓注漿的最大特點是破壞性小，可以在保護路面的前提下對深層路基進行有效加固。

2 高壓注漿的加固原理

高壓注漿多用于建筑場地的加固，用于提高原狀土的承載力，特別是高層建筑物對地基承載力的要求較高，注漿壓力往往較大。近幾年來，由于其操作簡單、處理效果穩定，開始在市政建設項目中廣泛應用。

高壓注漿的操作設備是一臺工程鉆孔機和高壓泥漿泵，鉆桿底部的噴嘴通過壓力向周邊噴射水泥漿，通過壓力和漿液填補土層中縫隙，加固周圍土體的同時與鉆孔造成的松散土體結合，形成柱狀的結構。高壓漿液將一部分土體通過壓力和攜帶作用帶出，將漿液噴入結合部分土體形成柱體，從而提高了場地的承載力，增加土體密實度。

噴嘴可以設置噴射的方向，分為定向噴射、搖擺噴射、旋轉噴射三種，其中旋轉噴射的應用最廣泛。根據工程對加固柱體（凝固體）直徑的不同要求，可以采用單管法、雙管法、多管法和攪拌噴射，其中攪拌噴射可以形成直徑達3 m的柱體結構，由于雙管法和多管法需要更多的注漿管，而且噴頭設計復雜，所以單管法在工程中的應用最廣泛。

3 路基加固的特殊要求

本次加固的道路已經完成路面鋪筑工作近一年時間，跟原狀土加固的條件有很多不同，主要有以下幾個方面：

（1）道路全長約10 km，道路斷面寬度為70 m，本次加固范圍為車行道中路基沉降部分（占比30%），加固總面積達12萬m2，加固路線長、面積大。道路斷面為5 m人行道+8 m非機動車道+3m綠化帶+16 m車行道+6 m中間帶+16 m車行道+3 m綠化帶+8 m非機動車道+5 m人行道=70 m。具體形式如圖1所示。

（2）路幅范圍內綠化帶總寬度為12 m，綠植在西北地區成活需要不斷進行澆灌，綠化帶防水設施失效，水毀是造成路基局部失穩的重要因素。加固措施要能夠阻隔綠植灌溉多余水體進入車行道。

（3）路面結構已經鋪裝完畢，大面積拆除造價高，工程投資受限。

（4）西北地區綠化種植成本較高，成活樹木十分不易，需要大量的管護工作，園林部門不同意挖除綠化帶增設防水設施。

圖1 道路斷面形式（單位：m）

4 高壓注漿加固路基的具體應用

4.1 鉆孔深度的確定

鉆孔深度是高壓注漿中重要的設計參數。加固道路路面結構形式為瀝青混凝土路面，結構層厚度73 cm，綠化帶種植深度為1.5 m。鉆孔深度必須超過綠植種植深度，并且滿足車行道受力范圍深度，最終確定鉆孔深度為2.5 m和3.5 m，2.5 m深鉆孔設置在車行道范圍內，3.5 m深鉆孔設置在綠化帶外側車行道下。

4.2 孔徑確定

為了確保已建路面最小程度地受到破損，最終確定注漿有效影響半徑為0.5 m，注漿孔成梅花形分布，建議為1.3 m，有效柱體間距0.3 m。在鄰近綠化帶一側孔間距進行加密，成直線分布，兩排交錯布置，孔間距尺寸為1.0 m，有效柱體間距為零，在綠化帶一側形成隔水墻，阻止水體滲入車行道下方的路基。

4.3 注漿壓力

注漿壓力越大，對路基土的加固效果越好，但考慮道路既有道路路面已經建成，為減少對路面的破壞，注漿過程中采用不同的壓力值，路面結構層（73 cm）以下注漿壓力為2.0～3.0 MPa，路面結構范圍內注漿壓力為0.5～0.6 MPa。

4.4 水泥漿的比例

采用單管法施工，水泥漿的水灰比為1.0～1.5，密度為1.35～1.50 g/cm3，固結后柱體抗壓強度不小于15 MPa。水泥漿使用時應進行攪拌，施工溫度不得低于10℃，否則應適當添加外加劑，增加漿液的流動性。

4.5 承載力值

根據城市道路路基設計規范對路基承載力的相關要求，設計要求注漿完成后，道路路表承載力不小于200 kPa。采用靜載荷檢驗路基加固后的承載力，包括平板荷載試驗或者孔內荷載試驗，檢驗時間為注漿完成后1個月，隨即抽取檢驗點，原則上100 m2抽取一組檢驗數據，確保加固效果。

4.6 施工機具布置

道路單向車行道寬度為16 m，采用兩臺機具進行施工作業，一個道路斷面可同時布設四臺機具同時作業，增加施工進度，提高施工效率。

5 高壓注漿加固路基應注意的問題

道路路基加固，特別是建成道路的路基加固，其設計要求和施工操作跟原狀土加固（項目建成加固）有很多不同，必須考慮多方面因素的制約，城市道路下面管網密集，需考慮詳細的施工方案，確保工程安全，具體操作注意事項如下。

5.1 噴射方向選擇

工程施工中采用旋噴和定噴相結合的方式，其中旋噴是一邊提升鉆桿一邊噴射水泥漿，在土體中形成圓形柱體物，但在靠近綠化帶一側的兩排鉆孔，采用定噴方式，在綠化帶外側形成兩道隔水墻，墻身高度3.5 m，有效阻隔水體進入車行道，起到封存的作用。

5.2 跑漿問題

道路下土層局部存在細砂層或者黃土洞穴，出現局部鉆孔大量跑漿問題，剛開始漿液在路基下向四周擴散，起到良好的加固效果，但隨著下部漿液飽和，漿體開始對路面形成壓力，造成路面破壞、鼓包，這種上抬力對路面結構穩定造成不良影響。施工中必須控制好噴漿壓力，根據孔口冒漿量判斷注漿的飽和程度，需要積累大量施工經驗。

5.3 漿液離析

由于施工現場距離較長，集中調和漿液存在距離大、溫度不穩定的情況，造成漿液運輸至現場后出現離析現象，對凝固柱體的強度造成很大影響，經過現場大量實驗，最終確定現場調制漿液，一邊攪拌一邊注漿，確保了柱體的抗壓強度。

5.4 管網保護

由于道路已經建成，城市道路下面管網設施較多，加固過程中需要采取必要的工程措施進行保護。特別是對一些燃氣、熱力、電力、電信管道和線路應進行詳細的摸排工作，考慮足夠的安全距離。在各種地下管線附近施工時，注漿壓力選擇低值，并與管線外壁保證50 cm以上的安全距離，對于燃氣、熱力等管道，加固加密孔距,減少噴漿壓力和孔深，即對管道上方土基進行加固，又避免對管道造成擠壓、破壞。

6 結語

單管法高壓注漿具有施工快、成本低、工藝成熟的特點，但缺點是在路基中有效柱體直徑較小，需要設計的樁間距較小。由于受到城市道路地下管網的影響，施工中需要進行詳細的布點和測量，確定鉆孔的工作量大、費時多。對于埋設較深的管道，如污水管道，施工中應在管道上方嚴格控制鉆孔深度，確保既有設施的安全。

該城市道路加固完成后，對路面進行了銑刨、找平處理，然后鋪筑4 cm厚瀝青混凝土面層，道路使用狀況良好，與普通開挖換填的路基處理方式相比，節省投資約53%（不含路面結構層的費用），取得了較好的處理效果和經濟效益。

U416.1

B

1009-7716（2017）11-0049-02

2017-08-02

劉靜（1977-），女，甘肅蘭州人，副高級工程師，從事道路及相關市政工程設計工作。

10.16799/j.cnki.csdqyf h.2017.11.014