壓力注漿技術在高速公路路基路面病害處治中的應用

劉志軍

(福建省福泉高速公路有限公司，福建 泉州 362100)

1 壓力注漿技術原理

1.1 技術原理

壓力注漿技術在土木工程中運用已經有兩百多年的歷史，是一種成熟的工藝，其主要原理是通過一定的壓力把漿液擠壓滲透到壓實回填土的裂縫里或較軟弱非密實部位，通過置換、填充、擠壓等方式，同時漿液與土體顆粒作用，改善土體物理力學性質，實現路基路面的加固、修補。

1.2 技術作用

隨著我國高速公路的快速發展，病害問題也逐漸凸顯，尤其是交通量、荷載的增加，給高速公路運營帶來了巨大的壓力。結合我國高速公路實際調查情況分析可知，病害問題以基層不穩定、面層破壞為主，包括裂縫、沉降、脫空以及地基軟弱等。在高速公路病害處治中，壓力注漿技術的主要作用可歸納如下。

1)脫空填充：高速公路運營中路面下產生脫空，極易引發沉降、坑洞、裂縫等問題。通過壓力注漿技術的運用，充分發揮高聚物材料的膨脹、防水性能，可有效排開積水填充脫空，有效防止新裂縫的出現。

2)穩定作用：通過壓力注漿的方式處置高速公路病害，在一定程度上可起到較好的穩定作用，有利于防止唧泥、沉降等問題的產生，集密封、穩定、快速維修等功能于一體，保證高速公路后期運營穩定。

3)抬升作用：混凝土、瀝青路面病害處治中，壓力注漿方法的運用可快速起到增強、抬升、重整效果，保證高速公路路面的使用性能。

4)密封作用：壓力注漿技術可用于接縫、裂縫密封，其可形成堅固、穩定的防水層，防止水通過裂縫滲入基層，引發更為嚴重的病害。

2 壓力注漿技術要點

2.1 壓力注漿材料

壓力注漿技術作為一種路面修復技術運用，具有施工時間短、見效快的效果。目前，高速公路病害處治中，壓力注漿材料多選用水泥。可根據病害情況合理摻加外加劑，配制出更符合相應病害情況的壓漿材料。

2.2 壓力注漿技術注意事項

1)施工準備階段，注漿孔的間距應按規定的技術參數測量布孔。

2)成孔方法以鉆探為主，注漿孔全部是垂直孔，鉆孔后做好清理。

3)將注漿管埋入注漿孔后可開始注漿，注漿壓力是注漿工藝的關鍵參數，通常以1.0～1.5 MPa為宜，過小不利于漿液分散、過大則容易導致路面抬起或其他結構層次破壞，注意從邊緣朝著中央位置依次注漿，邊緣壓力不宜過大，防止出現滲透的情況。

4)封堵注漿孔，完成注漿后需及時封堵，防止鄰近注漿孔注漿時出現冒漿的情況。

3 工程實例

3.1 工程概況

福建省福泉高速公路有限公司所轄的沈海福泉高速公路全長154.423 km(K2076+319～K2230+742)。本項目為軟基路段，位于福建省莆田市赤港服務區往泉州方向服務區出口及往福州方向服務區入口，地表多為農田、水塘。該段為福泉高速公路填方路基，填高4.4～5.2 m，場區位于沖海積平原地貌區，地形平坦開闊，主要分布農田，跨越兩處寬度約 15 m 灌溉水渠。一般海拔約 3.3～4.0 m。場區鄉村路網發育，交通運輸便利。根據調查顯示，路面病害主要為長縱縫、沉陷、錯臺等，病害范圍在 AK2147+035-AK2147+935，路基平均填土高度為5 m；現場排水溝及邊坡骨架均有不同程度破壞。圖1所示為AK2147路面下沉平面示意圖。

圖1 AK2147路面下沉平面示意圖

3.2 公路現狀及病害成因

3.2.1 病害類型

1)縱向裂縫。該路段縱向裂縫(包括修補縱縫)較多，分析發現該路段縱向裂縫具有以下特點。

(1)縱向裂縫主要位于第四車道、赤港服務區出口加速道、停車道以及硬路肩處，縱縫發展方向大致與路面行車方向平行。

(2)縱向裂縫由土基反射至路面，并貫穿整個路面結構，裂縫深度較深，長度均較長。

2)沉降滑移。路基出現整體沉降滑移跡象，該路段第四車道縱縫可見明顯錯臺，裂縫錯臺高度大約為 5 cm，寬度約為 5 cm。

3.2.2 病害成因

1)場區位于沖海積平原地貌區，地形平坦開闊，水系發達，場區地表水、地下水較豐富，主要接收大氣降水補給和側向徑流補給，在雨季、旱季交替時容易出現地下水位驟升驟降，導致路基出現病害。

2)本項目位于福泉高速公路莆田段，車流量較大，且重型車比例較高，現場病害位置主要位于第四車道以及赤港服務區匝道，經過重型車等車輛荷載作用，易形成路面病害。

3)場區位于軟土路基路段，原有軟基處理深度不夠、軟土處理不徹底、處理范圍不到位，某些部位砂墊層缺失，導致該路段路基軟基處理效果差，同時在地下水長期作用下，路基土力學性質變差，導致路基發生沉降及滑移。

3.3 壓力注漿技術的應用

本項目路面裂縫進行注漿處理，沿縫兩側布置鋼花管注漿封閉，注漿工程量如表1所示。

表1 壓力注漿工程量

根據注漿工程量分析，AK2147+120～AK2147+460路基路面病害較為嚴重，所需注漿管以及注水泥漿數量也相應增加。

3.3.1 機械裝備選取

本項目選用50型鉆機進行鉆孔作業，配以注漿泵、壓漿頭以及高壓注漿膠管等設備。

3.3.2 鋼花管制作

鋼花管采用φ50×3.5 mm的熱軋無縫鋼管(YB231-64)加工而成，路面下1.0 m內鋼管不鉆出漿孔。

3.3.3 漿 液

本項目采用P·O42.5純水泥漿，水灰比1∶0.5～1∶1，采用未進倉的新進水泥，確保無結塊等問題，水泥進場后做好抽檢工作。

3.3.4 注漿工藝

1)工藝流程：布孔→鉆孔、注漿設備就位→安裝注漿管→漿液配制→注漿→封管(封口)。

2)施工操作要點。①施工準備：注漿前平整場地，將所有雜物清理干凈，各種設備就位，提供一個良好的施工環境。②注漿花管：注漿管選用φ50 mm的鋼管，沿管身縱向間距15 cm梅花形打設 4 排φ6 mm的注漿花孔。管節處用套管連接牢固，套管上也要打設注漿孔。③布孔：根據設計圖紙，做好測量定位工作，明確注漿位置，梅花形布孔，間距控制在1.5～3 m，使用石灰或油漆標記。④鉆孔：在布好的孔位上鉆孔至設計深度3 m后緩緩拔出鉆桿。⑤安裝注漿管：成孔后下放注漿孔，底部預留20 cm，順孔方向緩慢插入注漿管，防止擾動孔壁。⑥配制漿液：按試驗段確定的配比拌制漿液，攪拌時間1.5～2.5 min，經濾網進入儲漿罐。⑦注漿：本項目注漿逐步加壓，初壓0.2～0.7 MPa、終壓1.0～1.5 MPa，穩壓時間≥2 min；整個注漿期間，注意不斷觀察注漿情況，一旦發現堵漿立刻停止作業，將管道疏通后繼續注漿。圖2所示為現場注漿示意圖。

圖2 現場注漿

現場注漿注意事項如下：①施工時應逐孔記錄注漿量，并統計成表。對注漿過程中的各種記錄資料綜合分析，檢查注漿壓力和注漿量變化是否合理；②注意鄰近注漿孔及裂縫注漿時出現冒漿的情況，一旦發現立刻停止作業，換下一個孔位繼續注漿；③壓力注漿時，要觀察附近路面是否抬升。路面抬升的位置為沉降段落，可根據抬升情況選擇是否繼續注漿；抬升的位置為非沉降段落，應立刻停止作業，換下一個孔位繼續注漿；④封管：完成注漿后，迅速以木塞堵孔。

3)路面銑刨重鋪。對注漿路段路面進行銑刨重鋪4 cm SMA-13+6 cm AC-20C+18 cm ATB-25+16 cm 級配碎石基層+36 cm 3%水泥穩定碎石底基層。

4)撤控、清理場地。路面銑刨重鋪完成后，整理施工現場，及時撤控后開放交通。

3.4 注漿效果

壓力注漿完成后，本項目對所有注漿路段進行定期檢查，所有注過漿路段的路面如均未發現沉降、裂縫，證明壓力注漿處理路基路面沉降、裂縫是可行且有效的。壓力注漿養生時間短、開放交通快，能提高路基、基層承載力，是快速處治高速公路路基路面沉降、裂縫的主要方法。

4 結 語

在我國高速公路病害處治中，壓力注漿技術是一種經濟、有效的手段，使小范圍、高效率、快通車的路基路面修復成為可能，目前在工程實踐中已經得到了廣泛運用。在高速公路壓力注漿施工中，需合理選擇注漿材料，通過試驗段確定漿液配比、注漿壓力等施工參數，規范落實各道工序，做好鉆孔、注漿質量控制，獲得較好的病害處治效果，保證高速公路后期運行安全、可靠。

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