注漿技術在防止水泥路面下沉開裂中的應用

鄧 水 來

(中國鐵建港航局集團有限公司，廣東 珠海 519000)

1 概述

近年來，隨著經濟發展，工廠越來越多，人口日益密集，工業污水、生活污水排放量不斷增加，污水直接排入河溝中，嚴重污染了排水體系，污水排放造成的環境污染問題已不容忽視。為此，政府加大力度，加快污水管道和污水處理廠的建設。受沿線建筑物和原有地下管線的制約，很多污水管道都被迫建設在原有道路的主車道范圍內。污水管道的施工或多或少地破壞了原有道路的路基，造成路基沉陷，在污水管道工程完工后的一定時間內往往會出現路面下沉、開裂現象。注漿加固法能有效加強路基的承載力，防止水土流失，保證路基穩固，防止水泥路面下沉、開裂，是一種較為經濟有效的方法。下面以東莞市某道路工程為例，介紹注漿技術在加固路基、防止水泥路面下沉、開裂中的應用。

2 工程概況及工程水文地質情況

東莞市某道路改造工程全長4 367.951 m，公路等級為二級，設計時速為40 km/h，道路寬度約42 m，主車道路面為水泥混凝土路面，寬度22 m。道路采用在舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青混凝土面層的方式升級改造。經調查發現，沿線多處水泥路面有下沉、開裂現象。路面下沉、開裂的地方集中在地下水位較高、地基穩定性較差的路段，在污水管道工程的頂管工作井、接收井周邊和明開挖直埋污水管道周邊，水泥路面有明顯的下沉和裂痕。根據地質資料顯示，路基自上而下大致為人工回填粘土層、粉質砂性土層、中砂層、淤泥質粘土層，地下水豐富，地下水位埋藏較淺，路面以下2.5 m左右就有地下水。水泥路面有下沉、開裂問題，在加鋪瀝青路面層之前必須作出處理，否則日后瀝青路面也會下沉、開裂，存在工程質量隱患。

3 水泥路面下沉、開裂原因分析

3.1 流砂引起路基沉降

由于地下水豐富，地下水位較高，土體為容易產生流砂的土質，工作井、接收井挖土下沉施工和污水管道頂進施工時容易產生流砂。地下水排出帶走了一部分粒徑較小的泥砂，工作井、接收井周邊土體空隙率增大。

明開挖直埋污水管道溝槽開挖施工會對土層產生擾動，采用明排水法降水，地下水排出帶走了一部分粒徑較小的泥砂，溝槽周邊土體空隙率增大。

土體空隙率增大，土體的強度下降，重車在路面上行駛，路基承載力不足無法承受路面傳來的荷載，便發生了沉降。

3.2 基坑回填土方不密實引起沉降

污水管道施工基坑支護采用拉森鋼板樁支護,在基坑回填之后才拔出鋼板樁，拔出鋼板樁之后形成很多孔洞，這些孔洞一般采用灌砂回填，無法夯實，回填砂的密實度不足。另外基坑的工作面較小，無法采用大型壓實機械去壓實回填土，采用人工夯實或小型機具夯實，壓實度可能不滿足設計和規范要求。基坑回填土方密實度不足，在車輛荷載的作用下，路基產生了沉降。

3.3 基坑回填土方沉降時間短，沉降不均勻

為了減少影響交通，在污水管網工程完成施工之后很短時間內便進行了水泥路面修復施工，水泥路面下方的路基回填土沉降時間短，還沒有沉降穩定。溝槽回填后，由于新回填的土體與周邊土體的密實度不同，路基會產生不均勻沉降。

4 注漿加固方案設計

經過分析，水泥路面下沉、開裂實際上就是路基沉降造成的。根據現場實際情況，對比其他路基加固方案，注漿加固路基具有施工工期短，對道路交通影響小的優點，用注漿加固路基的辦法，防止水泥路面下沉、開裂是可行的。注漿加固路基的原理：采用壓密注漿，通過注漿管將漿液均勻地注入地層中，漿液趕走土顆粒間或巖土裂隙中的水分和空氣并填滿土體顆粒之間的空隙或巖土裂隙，另外漿液將原來松散的土粒膠結成一個整體，從而提高土體強度，路基得到加固，減少沉降。

注漿加固處理范圍按照路面裂縫范圍向外側擴寬50 cm；明挖直埋污水管道路段注漿加固的深度范圍為污水管道底面至水泥路面底面；頂管工作井、接收井周邊注漿加固的深度范圍為工作井、接收井底板至水泥路面底面。為保證處理后地基連成一體，考慮漿液的均勻滲透，注漿孔按梅花形布置。通過現場注漿試驗，注漿影響半徑大約為0.5 m，注漿孔中心間距可以取0.8 m～1.0 m，注漿孔直徑取75 mm，注漿孔平面布置示意圖如圖1所示，立面示意圖如圖2所示。

漿液配制：考慮到工程成本問題和現場的實際情況，漿液釆用P.O32.5普通硅酸鹽水泥配制，水泥漿的水灰比1∶1。為了加快水泥漿凝固，摻加水泥質量的2%～3%的水玻璃。

注漿漿液用量計算：V=πr2×l×a。

其中,r為注漿影響半徑，取0.5 m；l為深度，取1 m；a為漿液注入率，取15%～20%，算得每米孔深的注漿量為0.12 m3～16 m3。

5 注漿施工工藝

5.1 施工工藝流程

施工工藝流程圖見圖3。

5.2 施工方法

5.2.1定位放樣

根據注漿平面設計圖并結合現場實際情況標出注漿孔位。探明鉆孔范圍原有地下管線的平面位置，不得破壞原有地下管線。注漿孔位置距離水泥混凝土路面板邊線不能小于20 cm，以免破壞水泥混凝土路面板。如果注漿孔距離路面板邊線小于20 cm，或有其他地下管線影響，可以適當調整注漿孔的平面位置，并保證注漿孔中心間距不大于1 m。

5.2.2鉆孔

用地質鉆孔機進行鉆孔，形成直徑75 mm的注漿孔，控制鉆進深度，孔底要達到設計標高。鉆孔的垂直度控制在1%之內，注意控制鉆孔的位置和深度，避免破壞污水管道、污水檢查井。探明鉆孔范圍原有地下管線的深度位置，不得破壞原有地下管線。

5.2.3沉管

注漿管采用直徑43 mm鋼管制作，分成多段，采用螺紋連接，每段長度1.5 m。注漿管最下端50 cm范圍為花管，管壁預先鉆有5 mm直徑的孔洞。注漿管管口與壓漿泵之間的連接釆用高壓膠管。

將注漿管送進預先鉆好的孔位中，用振動器配合將注漿管插入至設計標高。

5.2.4制備漿液

按照設計配合比制備漿液，采用水泥攪拌機攪拌，水泥漿攪拌要均勻。

5.2.5注漿

壓密注漿采用跳孔間隔，從下往上，從外往內注漿。外排孔先注漿，注漿完成至少24 h之后再注漿內排孔。外排孔注漿后讓水泥漿與土體固結形成圍幕，避免內排孔注射的漿液外滲，有利于保證注漿質量。外排孔注漿壓力為0.2 MPa～0.3 MPa，中間部分為0.3 MPa～0.5 MPa，根據路基地層變化可適當調整注漿壓力。

注漿機械釆用SYB50-Ⅲ型注漿機，施工前將機械壓力調試好。壓密注漿首先在注漿管上裝好閥門，閥門呈打開狀態，然后將注漿管拔起20 cm，再開啟壓漿泵輸送漿液。適當調節注漿壓力，使漿液順利壓入土體內。注漿時采用雙控施工，控制漿液用量和注漿壓力。當在每一壓漿段內注入預估數量的漿液量或注漿壓力達到0.5 MPa應停止壓漿，關閉閥門。接著轉移到其他注漿點注漿。待其漿液穩定大約20 min后，再把注漿管提起50 cm，再壓漿，穩定，如此重復操作，直到拔管至設計頂面標高。壓漿時應注意觀察孔口是否冒漿，一旦發現冒漿，應立即停止壓漿，待穩定一下，水泥漿初凝之后才能再次壓漿。

5.2.6拔管

單孔注漿結束后，應在注漿的同時關閉注漿管上的閥門，然后拔出注漿管。注漿管要經常清洗，保持干凈以防止堵塞。

5.2.7封孔

注漿完成后可用水泥袋將孔口堵實，防止冒漿，7 d以后再將水泥袋清除干凈。

6 處理效果評價

路基注漿加固施工完成之后要做好養護工作，養護時間不少于28 d，養護期間要封閉交通，避免車輛駛入施工范圍。養護期滿之后，用彎沉儀測定了路面的彎沉，結果表明路面的彎沉值完全能滿足設計要求。養護28 d之后采用壓板靜載試驗，試驗結果表明路面承載力能滿足設計要求。后來該道路加鋪了瀝青路面層，通車已有兩年時間，注漿加固范圍內的路面沒有出現下沉、開裂現象，達到了預期效果。

7 結語

路面下沉開裂現象相當普遍，對已出現問題的路面，應掌握詳盡而準確的現場資料，透徹地分析問題產生的原因，制訂出安全而又經濟的處理方案。