公路路基沉陷注漿施工技術(shù)

馬艷艷

（駐馬店市公路工程開發(fā)有限公司，河南 駐馬店 463000）

我國公路橋梁路基施工受多種原因的影響，導(dǎo)致施工過程存在許多不可控因素，施工質(zhì)量穩(wěn)定性不足，整體施工效益較差。對此，探討注漿技術(shù)在公路橋梁路基施工中的應(yīng)用具有實際意義。

1 注漿技術(shù)基礎(chǔ)原理

注漿技術(shù)是使用預(yù)先制作好的水泥、水玻璃以及其他的材料共同制作成漿液，根據(jù)一定的摻和比以及壓力將其注入到橋梁縫隙、地基軟弱層當(dāng)中，實現(xiàn)對具體位置的強(qiáng)化處理。利用漿液隔水、快凝等特點(diǎn)，促使注漿及其周邊的土層介質(zhì)發(fā)生相應(yīng)變化，最終提升公路橋梁路基的安全性、隔水性。注漿技術(shù)的優(yōu)勢在于施工速度快、設(shè)備要求較小以及應(yīng)用范圍廣泛，幾乎可以應(yīng)用在所有的地基施工項目中。還可以通過漿液的基礎(chǔ)原理進(jìn)行調(diào)整后應(yīng)用，對周邊土壤和巖土形成一定的固定作用，加快其快速凝固與融合的同時，提升整個橋梁路基的安全性、隔水性和穩(wěn)定性。

2 注漿加固的關(guān)鍵因素分析

2.1 沉陷原因

1） 路基存在裂縫在高速公路建設(shè)、運(yùn)營階段，受到環(huán)境因素、人為因素等影響，不可避免地路基會出現(xiàn)裂縫，隨著時間的推移裂縫逐漸延伸、擴(kuò)大，從而導(dǎo)致路基出現(xiàn)沉降；2） 回填、碾壓不當(dāng)在高速公路建設(shè)過程中，如果路基回填速度過快，碾壓不充分、不到位，會導(dǎo)致路基密實度不足。在公路運(yùn)營階段，路基會在填土自重和車輛荷載的長時間作用下不斷被壓密，導(dǎo)致出現(xiàn)沉陷等病害；3） 前期勘察不到位路基施工過程中破壞了地下水系統(tǒng)，地下水的作用導(dǎo)致路基的承載力、強(qiáng)度降低；路基土中有多種填料，其工程性質(zhì)各不相同，隨著時間的推移，在荷載的作用下，路基出現(xiàn)不均勻沉降，導(dǎo)致沉陷；4） 維修養(yǎng)護(hù)不及時公路出現(xiàn)裂縫、龜裂等病害時未及時維修，雨水沿著裂縫滲入路基，在行車荷載作用下產(chǎn)生動水壓力沖刷填土層，加速路基的沉陷。

2.2 注漿法加固機(jī)理

注漿法是通過路面鉆孔，利用液壓、氣壓等注漿設(shè)備，將水泥漿液通過管道注入地基中，壓入土中的水泥漿會與土發(fā)生物理化學(xué)作用，漿液由于壓力作用會滲透填充土顆粒之間的空隙、裂縫，并把土顆粒擠壓密實，而且水泥漿與土顆粒發(fā)生離子交換作用，土顆粒集聚，路基孔隙率下降，水泥漿經(jīng)過一段時間后會水化硬化，并且與土顆粒發(fā)生固化作用，形成一種特殊的膠體結(jié)構(gòu)，原本松散的土顆粒就會膠結(jié)形成一個整體，從而提高了路基的強(qiáng)度與穩(wěn)定性。

2.3 注漿材料

目前主要有滲入性注漿、劈裂注漿和壓密注漿三種注漿形式，常采用的是滲入性注漿法。滲入性注漿法，顧名思義，就是在注漿壓力的作用下，水泥漿液滲入到土體孔隙和裂縫，因而漿液中水泥顆粒的尺寸必須小于土體的孔隙，并且注漿壓力越大，漿液的擴(kuò)散面積就越大，土體的吸漿量也就越大。目前常用的注漿材料為42.5#普通硅酸鹽水泥、無外加劑的水泥凈漿。由于純水泥凈漿的凝結(jié)時間較長，易受到水的沖刷侵蝕，影響交通通行，可以在水泥漿液中加入一定量的水玻璃或石灰，加速水泥漿的凝結(jié)。考慮到漿液的滲透能力越強(qiáng)，路基加固的效果可能越好，可在水泥漿中加入適量的磷酸二氫銨，以提高漿液的滲透力。還可以有針對性地采用凝結(jié)速度快、早期強(qiáng)度高的硫鋁酸鹽水泥以及具有膨脹效果的VAE 乳液與普通硅酸鹽水泥復(fù)配的漿液。

3 施工工藝

3.1 準(zhǔn)備工作

對施工段進(jìn)行地質(zhì)勘探，確定沉降處的地形、地質(zhì)情況，檢測土體的塑限、液限、最佳含水量等。根據(jù)該路基土質(zhì)情況、所需漿液凝結(jié)時間，在室內(nèi)進(jìn)行水泥漿液配合比設(shè)計。現(xiàn)場進(jìn)行注漿試驗，測試該路基漿液的注入率和有效擴(kuò)散面積，選定布孔間距，設(shè)計注漿布置圖，計算材料用量，根據(jù)注漿布置圖進(jìn)行放樣，布設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)、控制點(diǎn)。

3.2 新型注漿材料配合比設(shè)計

注漿法是處治路基沉陷病害最有效的方法之一，但由于道路施工時間緊、面積小等外界環(huán)境原因會對水泥注漿材料提出更高的要求，且傳統(tǒng)的水泥注漿材料具有凝結(jié)時間長、早期強(qiáng)度較低、凝結(jié)硬化后體積明顯收縮等缺點(diǎn)，使目前水泥注漿材料無法滿足快速修復(fù)沉陷病害的要求。本文在以往注漿材料研究的基礎(chǔ)上，以硫鋁酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、VAE 乳液為原材料，對新型注漿材料配合比進(jìn)行設(shè)計，以滿足工程病害修復(fù)需求。

3.3 布孔、鉆孔

在沉陷位置處按梅花樁形布置注漿鉆孔，孔間距為1.0m，確保被加固土體在平面和空間內(nèi)連接成為一個整體。布設(shè)范圍要超出路基沉陷部位一定的范圍，沉陷嚴(yán)重的地方可以根據(jù)具體施工情況調(diào)節(jié)孔距大小。如果因為某些條件的影響，鉆孔不能放置在設(shè)計位置，那么可以在不擾動其他已就位鉆孔的前提下，就近布置鉆孔。

3.4 埋管、注漿

采用振動沉管機(jī)依次將直徑為20mm 的高壓花管沉入注漿孔。注漿管下部有許多小孔，將小孔和注漿管下部開口多層封閉。注漿管必須一次性放到設(shè)計深度，在到達(dá)孔底后孔口處預(yù)留0.5m。小型攪拌機(jī)拌制水泥砂漿，采用摻加了速凝劑的42.5#普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.8。通過高壓注漿機(jī)將水泥砂漿灌入，注漿壓力為1MPa 左右。采取先外圍、后中間的間隔注漿方式，從路基沉陷的外部開始，每隔一排、隔一孔注漿，呈環(huán)形包圍狀，中間部位也同樣隔排隔孔注漿，最后加密注漿。注漿過程中要時刻關(guān)注孔內(nèi)、鄰孔的漿液上升情況，以及孔四周的情況。如發(fā)現(xiàn)周邊有漏漿、路面鼓起等狀況，要立即采取措施進(jìn)行處理，處理好之后再繼續(xù)注漿。水泥漿凝結(jié)后，由于收縮作用，路基仍可能存在一些裂縫，對此進(jìn)行補(bǔ)漿處理。

3.5 施工順序控制

公路橋梁路基施工期間需要做好注漿順序的合理控制，主要采用由下至上的順序進(jìn)行控制。首先需要做好鉆孔放樣處理，之后進(jìn)行公路或橋梁的底部加固處理。施工之前需要保障水泥比例的合理性，做好配合比的試驗檢測，避免壓力不足或過高所導(dǎo)致的各種風(fēng)險。

3.6 強(qiáng)化施工管理

施工期間需要做好科學(xué)的管理，只有將合理的地基加固方式以及科學(xué)的管理方式結(jié)合才可以更好地保障整體施工質(zhì)量。目前，施工方面仍然存在許多的管理問題，例如注漿施工期間機(jī)械的行走路線、施工速率不合理、地基擾動問題突出等，都會導(dǎo)致地基加固均勻程度不足，場地沉降不均勻表現(xiàn)也會非常突出，所以，做好科學(xué)的管理非常重要。在市政道路施工中需要提高對軟土地基的重視度，在處理期間考慮環(huán)境方面的因素，例如注漿施工期間可能會出現(xiàn)各種擠壓變形，從而出現(xiàn)沉降與位移。另外，施工期間如果出現(xiàn)沉降，則需要做好針對性質(zhì)量控制。根據(jù)變形觀測采取必要措施。路基的支護(hù)結(jié)構(gòu)變形觀測內(nèi)容涉及到邊坡的變形、周邊建筑物以及地下管線的變形觀測等內(nèi)容，借助對監(jiān)測數(shù)據(jù)的及時性分析，可以及時掌握土方開挖和支護(hù)設(shè)計的具體情況，從而保障注漿施工的整體效益。

4 處治效果

4.1 平整度

路面平整度不僅影響道路行車舒適性與安全，而且影響路基工作區(qū)深度，通過對處治后路面平整度的檢測，可直觀地體現(xiàn)路面處治后的效果，另外可以掌握以后路基工作區(qū)的深度，有效避免路基的處理深度。

4.2 彎沉檢測

在路基沉陷病害處治完成后，分別對道路的墊層、基層和面層進(jìn)行彎沉檢測，并根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》 （JTGF80/1-2004） 要求，檢測道路彎沉值以評價該處治方法的有效性。

5 結(jié)語

注漿技術(shù)主要是通過灌漿填充、擠密等作用達(dá)到處治沉陷病害的目的，具有重要的工程價值。本文通過流動性試驗、凝固試驗、體積膨脹率試驗和抗壓抗折強(qiáng)度試驗提出一種新型注漿材料配比，并系統(tǒng)研究相應(yīng)的注漿工藝，結(jié)合處治后路面平整度、彎沉值評價處治效果。結(jié)果表明：該新型注漿材料和注漿工藝的應(yīng)用，可有效完成對路基沉陷病害的處治，提高道路行車舒適性和安全。