注漿技術在高速公路路基處理中的應用探討

趙 世 鑫

(山西路橋集團陽蟒高速公路有限責任公司,山西 太原 030012)

由于我國地理及氣候環境錯綜復雜，加之車輛多碾壓頻繁，導致高速公路路基易產生不均勻或者變形，發生裂縫、沉陷、斷裂等現象，給公共交通安全造成危害。此類問題單從路面處理，難以得到徹底解決。采用注漿技術，可以穿過路面直達路基，進行維修加工，達到完美修復。

1 注漿技術概述

1.1 概念分析

注漿技術，主要工藝是使用注漿設備，將漿液注入到公路路基的孔隙或孔洞中，使路基強度得到增強而變得緊密可靠，同時解決路基沉降問題。

1.2 技術分類

1)滲透注漿：在不改變原路基土體的基礎上，將漿液注入到土體的孔洞里，靠漿液壓力沖破障礙物的阻撓，趕出土體中水分，擠壓或填充土體中空隙，和土體中的顆粒緊密結合，增強土體的防滲透能力。

2)壓密注漿：憑借高強壓力，把較高濃度的黏稠漿液通過鉆孔向土體注入，依靠漿液向四周慢慢流動，對土體實現擠壓，使其緊密而提高土體承受力。但漿液與土體不會相互滲透混為一體。此技術不適合用于透水性較差和含水量較高的軟土體。

3)劈裂注漿：漿液進入土體的方式與滲透、壓密不同。是一種類似裂開的方式，并不和土體混在一起，進入路基土體后，漿液隨壓力的增大而增加，土體發生劈裂后繼續填充，以增強土體的鞏固。主要用作鞏固路基土體和軟土體的防滲透，也適用于滲透功能不佳的土體。

1.3 作用及特點

注漿技術主要是加大路基土體密度與鞏固性，強化路基的穩定性，提升路基的承載力，從而提高工程質量，延長使用壽命；其特點是工藝操作簡單，作業成本低、速度快，使施工難度降低、困難減少，因而得到廣泛應用。

2 注漿技術在高速公路路基處理中的應用

2.1 高速公路路基問題產生的原因

1)碾壓所致。高速公路屬于微膨脹收縮，來往車輛多、通行量大，路基大量碾壓，影響土體密實度，產生縫隙或不均勻沉降，造成路面開裂。

2)水流影響。路基下方地下水如果活動頻繁，或旁有水流，都會給路基造成沖擊，使土體結構發生變化，穩定性降低。情況嚴重者，綠色植物附近的路基會產生裂縫，土體出現橫向滑移。

3)基礎軟弱。路基下方如是軟弱層，其本身的滑動會帶來路堤沿著同一方向滑動，因為填方與挖方路基的水分多少和密實度都不一樣，一旦受到外力作用，路基間就會形成不均勻沉降。

2.2 注漿技術在路基處理中的應用

1)選擇注漿設備。主要包括鉆機、鉆具等成孔設備；注漿泵、攪拌機、注漿管線總成、止漿塞和混合器等漿液的制備、輸送設備。如是高壓旋噴注漿，還需要空壓機。

2)選擇原材料。和易性較強、保水性較好的材料應優先選用，并確保對機械不能形成較大磨損。具體品種上，應按照處理的不同情況需要，進行選擇。如路基沉降處理，通常水泥、粉煤灰、早強劑及膨脹劑等是施工原料首選。

3)布孔。根據灌漿技術要求、路基地質情況等進行注漿布孔施工，一般為梅花形排列。

4)鉆孔。用鋼管和振動器壓入土層，形成符合設計深度的孔洞。如遇障礙物，則換用鋼釬開挖。鉆孔完成后，根據滲透、壓密或劈裂等不同的注漿技術要求，安置不同的注漿設施。

5)注漿。主要內容包括注漿壓力、漿液濃度、注漿量及注漿順序等。同樣需要根據不同的注漿技術要求進行設置和實施。注漿結束后，還要檢查效果，發現注漿不充分的要補充，再行檢查，直至達標。

3 相關工程案例分析

3.1 工程情況介紹

2010年7月某高速公路一立交匝道遭遇連續強降雨，致路面沉降約7 cm，路基開裂形成長約50 m寬約4 cm裂縫，右側土路肩處不同程度拉裂，邊坡水毀嚴重，所連接某大橋橋頭搭板脫空，給交通安全帶來嚴重影響。

該段路基寬13.75 m，路堤高7.5 m，路堤下部為土石混填，上部用山皮土填埋覆蓋。所在地域平坦，土層地質不錯。

3.2 路基破壞原因分析

1)地勢平坦致排水不暢，地表因連續降雨形成積水，長期浸泡路基而使其軟化，路堤及地基材料的抗剪強度因此受到影響，而積水的靜水壓力及其滲透壓力，又加大了路堤下滑力，使得路堤開裂損壞。

2)通過對該路段施工記錄的查閱及現場挖驗，顯示路堤混填土石中大石塊居多，呈明顯孔隙，行車碾壓加之積水滲流沖刷，導致細粒填料流失，增大了已有孔隙，路堤強度降低，最終開裂并發生沉降。

3)因橋梁排泄管道能力不足，橋面形成的積水長期滯留、沖刷、侵蝕該段路基與橋頭連接處，滲透到堤內填料，使其含水量飽和軟化，路基因此開裂，邊坡水毀嚴重，橋頭搭板因此脫空。

3.3 處理方案

3.3.1主要內容

1)對兩側邊坡高度3 m以內的路堤進行壓力注漿加固處理。

2)完善路基兩側、橋頭及坡腳外的排水系統。

3)采用注漿處理主線橋頭搭板脫空。注漿前吹沙填充脫空部分，再行注漿。

4)對路面面層進行銑刨，重新鋪筑。

3.3.2處理目的

1)加固路堤填料，提高土體力學強度及變形模量；

2)強化路堤填料抗滲性，防止細顆粒填料因遭受侵蝕沖刷而流失；

3)對路堤土石混填部分形成的孔隙進行填充，使其土體密實度和承載力得到增強和提高。

3.3.3注漿工程參數

根據注漿技術規范要求，依照路基邊坡壓力注漿試驗結果，結合以往工程經驗，確定如下工程參數：

1)布孔：按梅花形排列。根據試驗結果，漿液擴散半徑在1.2 m～1.5 m，按要求取小值1.2 m作為布孔網距，即(1.2×2×1.2×2)m；注漿孔徑110 mm，深至路堤底面，邊坡布三排孔，從坡邊到路基深度依次為3 m,4.5 m,6 m，路基頂面孔深等于堤高，即7.5 m。

2)注漿壓力：根據實驗數據，在7.5 m注漿范圍內，注漿壓力設定為0.2 MPa～1 MPa，隨深度變淺而降低(分段注漿)。

3)材料及配比：使用32.5級普通硅酸鹽水泥，水灰1∶1。

4)注漿量：依據公式Q=AπR2Hkβ計算，其中，Q為每孔注入量，m3；A為漿液損耗系數，一般取1.15～1.30；R為漿液有效擴散半徑，m；H為注漿孔深度，m；k為孔隙率；B為漿液充填系數。

按以上公式，依次計算出此次工程不同孔深的注漿量(如表1所示)。

表1 不同孔深注漿總量計算表

3.4 施工工藝

具體施工工藝流程如圖1所示。

3.5 質量檢驗

1)開挖法：完成工程后7 d開挖檢測，檢測點在該段路基邊坡注漿孔外側。從開挖斷面可以看到，漿液均勻滲入，擴散半徑大于1.2 m，相鄰兩孔注漿擴散相互搭接緊密，形成較好的土體漿結，土體變形能力明顯提高。

2)變形觀測法：通車一年后經實地觀測，該注漿處理段基本穩定，未見新的裂縫、開裂及沉降。

4 結語

運用注漿技術進行高速公路路基處理，作用明顯，效果理想，既節約成本，又能加快施工，意義重大，需要施工人員做好施工前的現場調研與實驗，選取合適的方式，嚴格按工藝技術要求，規范施工，方能有效處理各種路基病害與損壞，取得較好的效果。建議對此技術予以大力推廣，并嘗試在其他相關領域試驗推進。

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