公路路基沉陷處理中的注漿施工技術分析

央宗

（香格里拉市交通運輸局，云南 香格里拉 674400）

0 引言

公路建成后，其路基因填土、地基等方面的因素可能產生沉陷，給路面結構造成破壞，嚴重影響正常和安全行車。因此，當檢查發現沉陷病害后，必須采取有效措施加以處理。目前最常用也是最有效的加固方法為注漿加固，而為了保證注漿加固效果，有必要結合工程實際情況，深入分析和探討其施工技術。

1 工程概況

某公路路段通車一段時間后，因交通流量相對較大，加之重車數量較多，導致部分路段產生不均勻沉降現象，使路面開裂，為保證公路服務質量，經實地調查與了解，發現部分路段的空洞率較高，如表1 所示，對此設計決定采用注漿的方法處理沉陷區域。

表1 各里程分段空洞率

2 路基沉陷產生的原因

根據前期地質勘查成果，確定了導致該路段路基產生沉陷的具體原因。從勘查成果可知，該路段沉陷區域存在一定程度的空洞，存在塌陷病因。通過進一步分析，導致該路段路基產生沉陷的具體原因包括下列幾點。

第一，填筑層的性質較差。從勘查資料可知，填筑土層的層厚相對較大，保持在3.40～7.60m 范圍內，很難在自重作用下達到固結，受荷載持續作用后，容易產生明顯工后沉降。另外，經室內試驗可知，填筑時使用的土料有很大孔隙，這也是導致工后沉降產生的原因之一[1]。

第二，區域地下水位下降導致地基承載力不斷降低。從勘查資料可知，地基原狀土下部分布灰黑色粉土及炭質灰巖，其層厚在5～6m 范圍內，水穩性較差。因路基填筑與開挖施工會使地下水系流向發生很大變化，使局部產生軟化，導致承載力降低。

第三，填方與挖方路基在工程性質上存在較大差異引起不均勻沉降現象。經現場調研發現，該路段右側填方路基填土屬于近似飽和狀態的軟土，但左側挖方路基的路基土相對干燥，兩側填土在工程性質上存在顯著差異。在這種情況下，受交通荷載持續作用會使路基產生不均勻沉降、部分位置的承載力降低、基層與面層產生裂縫[2]。

第四，路面養護與維修不徹底或不及時導致路面上的雨水或積水不斷下滲。路面產生裂縫后，沒有及時加以修補，路面上的雨水與積水通過裂縫不斷下滲，進入到填土層當中，導致上路床填土自身性質變差，加快路面破壞與損壞速度加劇沉陷。

3 注漿法優勢

以漿液為固化劑通過在軟弱部位填充，借助漿液自身固化作用（包括壓密與膠結）消除不同地質缺陷，改善路基整體結構實際受力，增強承載能力，預防不均勻沉降現場的發生[3]。

注漿法主要具有以下幾方面優勢：

第一，能從根本上消除路基整體不均勻變形現象，從而使病害得到根本上的防治。

第二，該方法有很高的綜合經濟效益。

第三，工期普遍較短，且對現場無明顯污染，有利于文明施工目標的實現。

第四，技術較為先進，施工方法經過不斷的應用和實踐已經相對成熟，效果顯著、可靠。

從波特蘭水泥正式問世后，水泥注漿法成為工程領域最常用的一種注漿方法。然而，普通水泥的顆粒相對較粗，可以灌注砂礫石或直徑超過0.2～0.3mm的孔隙[4]。基于此，為保證水泥漿的可灌性，需適當增大水泥顆粒細度。部分國家已經研制出超細水泥，采用超細水泥能灌注滲透系數在10-3～10-4cm/s 范圍內的細砂及巖石中存在的微細裂隙，表現出良好的發展趨勢，屬粒狀灌漿材料范疇。丙凝作為水溶性高分子化學漿材，它的黏度和水相近，在巖石細裂縫、中細砂層中廣泛應用，作為防滲灌漿材料與動水堵漏材料。然而，這種漿材存在一定毒性，對空氣及地下水都有可能造成污染，所以現在已經停止使用了。20 世紀80年代初期美國研制出一種新型漿材，即AC400，我國在隨后也研制出一種新型漿材，即AC-MS，該漿材具有與丙凝類似的技術性能，但毒性只有丙凝的1%，可作為理想加固漿材使用。除此之外，日本也研制出了一種新型非堿性硅酸鹽漿材，它能從根本上避免對地下水造成堿性污染，且黏度很低，而凝膠強度卻很高，基本不會使地下水性質發生變化[5]。

4 路基注漿加固施工

4.1 加固原理

路基加固目標為形成穩定性與可靠性較高的復合地基，通過提高土體強度增強地基自身承載能力，減少或避免土體產生壓縮變形或側向位移。對壓力注漿而言，是指在鉆孔后利用特定設備把漿液以一定壓力灌注到路基內，之后通過加密、充填及滲透，促進土顆粒之間裂隙存在的空氣與水的排除，用漿液占據其空間，以此減小路基土的孔隙比，最終提高路基土的整體強度[6]。

4.2 加固范圍

注漿平面范圍：沿路線方向沉陷產生區域兩端分別+4m；注漿寬度為半幅路基寬度。注漿孔深度和填筑體厚度有關，需根據填筑體厚度確定適宜的注漿孔深度，一般情況下，填筑體厚度為-1.0～1.5m。注漿孔之間的距離為1m，成梅花形。具體的注漿順序為先外后內，以此形成完整的帷幕[7]。

4.3 注漿設備

該次路基注漿加固施工所用設備如表2 所示。

表2 路基注漿加固施工設備

4.4 鉆孔及注漿

4.4.1 注漿材料

注漿材料以P.032.5 硅酸鹽袋裝水泥為主，按照質量檢驗評定標準認真檢測進場的水泥材料，并在施工時認真做好水泥的儲存和使用，避免水泥受潮導致失效。漿液的水灰比按照1∶1 控制，注漿壓力采用0.2MPa。

4.4.2 施工工藝流程

路基注漿加固施工需按照以下工藝流程進行：場地清理—監理報驗—測量放線—機具定位—鉆進—終孔檢查—設備調整—設備安裝—參數核定—注漿—結束封孔—監理報驗—質量檢驗—資料整理。

4.4.3 各工序施工方法

（1）鉆機與注漿設備現場就位

根據現場測放的點位進行鉆機就位，將鉆機放置平穩，同時對其垂直度進行調整。在鉆機就位的同時，還應放置其他設備，包括制漿機與注漿機，注漿管線的長度不能太大，按照30～50m 控制即可，否則將產生壓力損失，此外還要在現場備好漿液的拌和水與袋裝水泥。

（2）鉆孔

鉆孔借助鉆機進行，鉆孔方式在沒有特殊要求時不可水鉆，以干鉆為主，期間不能以任何理由加水，否則會導致路基損壞。

（3）漿液配制

嚴格按照1∶1 的配比進行漿液配制，拌和水的數量按照制漿機容量確定，將水注入到制漿機中后，按要求的水灰比加入適量水泥，然后開啟制漿機開始拌和漿液。攪拌持續時間需達到3min 以上，當漿液沒有明顯沉淀時方可，攪拌完成的漿液利用儲漿桶臨時儲存。儲存在儲漿桶中的漿液也要持續攪拌，以免發生沉淀和離析。另外，在必要的情況下還需使用過濾網對攪拌完成的漿液進行過濾，以除掉雜質，防止給之后的注漿造成影響。

（4）注漿壓力

注漿壓力和很多因素有關，如土體重度、強度、初始應力、鉆孔深度、鉆孔位置與注漿次序，并且還有一些因素很難確定，所以需在正式注漿前通過試驗確定適宜的注漿壓力，該次注漿加固施工將注漿壓力確定為0.2MPa。

（5）終孔標準

在設計要求的壓力條件下注漿量在1L/min 以內，連續穩壓2～3min 的時間，如果壓力不再降低或降低不超過5%，則即可完成注漿[8]。

（6）封孔移機

注漿完成后先將套管取出，然后用細石混凝土進行封孔，并對儲漿罐、注漿泵與制漿機進行沖洗，將鉆機等設備移動至下一個鉆孔的位置。

（7）注漿效果檢查

第一，在注漿開始前與完成后都需要對成果資料進行對比，以確定注漿效果。

第二，在注漿開始前與完成后都要對孔洞實際吸水量做對比，進而確定注漿后達到的效果。在注漿結束以后，鉆孔吸水量不能超過注漿前的3%～5%，同時不能漏水。

第三，按照總鉆孔數的3%進行鉆孔檢查，以取芯后漿液充填情況為依據確定注漿效果。

4.5 施工注意事項

第一，施工開始前對產生沉陷的位置進行準確測定。第二，孔洞鉆進應采取跳孔的方法實施，不允許將孔洞全部鉆完后再予以注漿，因為這樣可能產生串漿的問題。一般先灌注兩側的孔，再灌注中間的孔，這樣有利于保證灌漿后的效果。第三，在注漿過程中應切實加強地面觀測和記錄。第四，注漿期間務必做好各項資料與數據信息的收集和記錄分析工作。第五，注漿完成后盡快使用細石混凝土對鉆孔進行封閉。

4.6 施工中容易出現的問題與處理

首先，注漿期間一旦發現冒漿和漏漿事故，要通過對現場的調查確定可行的處理方法，現在比較常用的方法有下列幾種：一是表面封堵；二是添加速凝劑；三是低壓泵送；四是采用濃漿；五是限流；六是間歇式注漿。

其次，注漿時如果發生串漿，當串漿孔有注漿條件時，可一同實施注漿，但要保證每個泵機對應一個孔洞，注漿結束后，對發生串漿現象的孔應立即掃孔，并重新開始鉆進和漿液補充。

最后，注漿應保持連續，如果因故中斷，則要按照下列原則處理：盡可能早的恢復正常注漿，否則要對鉆孔進行沖洗，當無法進行沖洗或沖洗后無效時，需在掃孔后進行注漿。注漿恢復正常后，需使用開注時使用的漿液進行注漿，若注入率和注漿中斷之前接近，則可用注漿中斷前使用的漿液繼續注漿；而若注入率和注漿中斷前相比較小，則應加濃漿液；注漿恢復正常后，若注入率與注漿中斷前相比減少很多，并且在較短的時間內停止吸漿，則要采取有效的補救措施，如適當提高注漿壓力。

4.7 質量控制與檢驗

第一，分批供應符合設計要求的注漿材料，同時要及時進行檢查驗收，切實做好材料的保管及發放使用。施工中使用的所有材料都應經過嚴格的檢驗且確認合格，否則不允許在施工中使用。

第二，在注漿開始前與完成后都應通過注水試驗確定單位長度對應的吸水量，以此確定實際的注漿效果。注漿完成后，單位長度鉆孔吸水量不能超過注漿前3.0%～5.0%，同時不能漏水。

4.8 安全措施

路基注漿加固施工條件較為惡劣，而且需要使用很多機械設備，所以容易產生安全問題，施工中必須制定有效的安全措施。

4.8.1 機械安全

第一，全體機械設備操作員和施工車輛駕駛員都務必取得上崗證，否則不允許上機操作，并且還應對全體操作員實施建檔，實行專業管理。

第二，機械操作者需根據相關規定在工作開始前做好制度檢查，并在工作過程中注意進行觀察，最后則要落實好保養制度。

第三，機械設備操作室要達到干凈整潔，不能存放容易起火和爆炸的物品。

4.8.2 用電安全

第一，現場所有可移動設備都應使用絕緣電纜，當需要從道路上橫穿時，需在穿管后進行埋地。第二，現場的配電箱與開關箱必須使用標準電箱，其開關電器應保持完整，且接線正確，采用合乎標準的漏電保護器。對于金屬外殼電箱，還應做好接地保護或接零保護。

4.8.3 現場安全

第一，施工開始前由建設方、監理方邀請專家到場提供指導，并做好各項安全防范。

第二，每個班組在正式上崗前都要做好安全交底，明確所有安全要點。

第三，施工現場的所有機械設備都用聽從統一指揮，現場所有人員都應穿好反光背心。

第四，在作業區外圍埋設圍擋，彩鋼瓦擺設長度自作業區每端延伸20m。在彩鋼瓦周圍擺設間距為2m 的反光錐。

第五，在作業區之前約500m 的位置設置限速牌和前方施工的指示標識。

5 結語

綜上所述，路基沉陷是公路常見問題，其根本原因在于路基變形、位移，注漿加固法是解決這一問題最常用也是最有效的方法。目前，該路段路基沉陷注漿加固施工已順利完成，且經檢查確認注漿效果良好，所用注漿施工方法合理可行，值得類似工程參考借鑒。