高速公路工程路基沉陷注漿施工技術分析

王 娟

(山西路橋第六工程有限公司六分公司,山西 晉中 045000)

1 項目背景

此高速公路工程項目的全線長度為23.75 km，起訖樁號為K61+320—K85+070，采用的是雙向四車道，設計的行車速度為100 km/h。通過對高速公路工程項目進行勘察可知，發生路基沉陷現象的路基長度大約為56 m，路基的沉陷深度是12 cm，大部分處在挖填交接部位，其中路基的左側屬于挖方路基，路基的右側屬于填方路基，沉陷位置是右側路基，而下坡路段1%區域的路基沉陷較為嚴重，沉陷深度大于25 cm。此項目現場巖土條件見表1。考慮到項目現場巖土條件及路基沉陷情況等，經過綜合分析、討論以及研究后確定采用注漿施工技術進行路基沉陷處治。

表1 高速公路巖土層條件

2 路基注漿加固的關鍵因素

2.1 沉陷原因

1)路基裂縫。高速公路項目施工及運營階段，考慮到不同因素的影響，路基容易發生裂縫問題，并且隨著時間的推移裂縫就會延伸、擴大，從而形成路基沉陷。

2)回填及碾壓不當。若是路基回填作業速度相對偏快，且碾壓施工不到位，就無法保證路基壓實度符合規定要求[1]。同時高速公路投入運行之后，路基受到車輛荷載的長期作用就會被壓實，從而引發路基沉陷現象。

3)勘察工作不全面。前期勘察工作不到位，導致路基施工時影響了地下水系統，從而間接影響了路基結構的強度與承載力。考慮到路基采用的填料類型比較多，且性質各不相同，受到荷載作用后路基容易發生不均勻沉降，從而引發路基沉陷問題。

4)養護不到位。在高速公路路面發生裂縫、龜裂等相關病害后未能立即處治養護，雨水就會順裂縫進入到路基，同時受到車輛荷載后就會形成水壓力不斷地沖刷土層，從而加劇了路基沉陷病害。

2.2 注漿技術機理

從本質上分析，注漿技術指的是通過路面鉆孔，然后選擇液壓、氣壓等相關注漿設備把水泥漿液以管道的方式灌注至地基內，其中水泥漿液與土會出現物理反應，受壓力的影響，漿液會滲入將土顆粒間的縫隙填滿，提升土顆粒的密實度，同時水泥漿和土顆粒經過離子交換，能夠增強土顆粒的粘聚力，待水泥漿液硬化之后就會形成膠體結構，從而顯著提升路基結構的穩定性[2]。

2.3 注漿方式與材料

注漿方式主要包含了滲入注漿、劈裂注漿以及壓密注漿，其中滲入注漿方式應用較為普遍。滲入注漿指的是依托于注漿壓力使水泥漿液滲入至土體孔隙與裂縫，所以必須保證漿液水泥顆粒尺寸小于土體孔徑，而且隨著注漿壓力的不斷增大，漿液擴散面就會相應地擴大，土體吸漿量也變大。縱觀注漿技術實際使用情況，基本采用的注漿材料為普通硅酸鹽水泥與水泥凈漿(無任何外加劑)[3]。考慮到純水泥凈漿的凝結時間相對偏長，且抗水害性能比較差，所以需要從水泥漿液中摻入適量的水玻璃或者是石灰，以縮短水泥漿液的凝結時間。通過提升漿液的滲透性能可以顯著增強路基的加固效果，所以應從水泥漿液中摻入適量的磷酸二氫銨，以增強水泥漿液的滲透性能。

3 施工技術

3.1 施工準備

通過對高速公路工程項目進行全面調查研究，確定路基沉陷段地形與地質條件，并對土體塑限、液限以及最佳含水量等指標進行檢測。結合沉陷段土質條件以及對漿液凝結時間的要求，通過室內試驗確定最佳的水泥漿液配合比。同時在項目現場實施注漿試驗，重點測試此段路基的漿液注入率與擴散面積，然后選擇布孔間隔距離以及繪制注漿圖，并準確計算材料用量，最后按照注漿圖實施測量放樣，合理設置水準點與控制點。

3.2 布孔與鉆孔

從路基沉陷部位以梅花樁方式布設注漿鉆孔，其中孔間隔距離為1.0 m，使加固土體從平面、空間上連為整體，而且布孔范圍必須大于路基沉陷范圍，若是路基沉陷比較嚴重，則應結合施工實際情況對孔間隔距離進行合理調整[4]。若是受到現場條件的限制，無法在設計要求的位置進行布孔，則需要保證不會對其他鉆孔造成影響的基礎上，就近進行鉆孔。

實施路基加固處治時，考慮到路面結構層較為堅硬，所以需要選擇XY-1型百米鉆機，以沖擊方法進行成孔作業，其中孔徑控制在70～90 mm，深度控制在6～7 m，同時鉆入地基原狀土層深度為0.5 m。鉆孔施工階段必須使鉆機的底座處于水平狀態，然后采取有效措施進行固定處理，以免注漿孔出現傾斜現象。

3.3 埋管與注漿

此項目選擇的是振動式沉管機，把高壓花管(其直徑Φ=20 mm)沉入到注漿孔之中。考慮到注漿管的下部存在很多小孔，需要把小孔與注漿管的下部開口進行多層封閉處理。注漿管應保證一次性放置到位，注漿管與孔底孔口位置要預留0.5 m。采用小型攪拌機進行水泥砂漿制作，選擇的為摻入適量速凝劑的普通硅酸鹽水泥，將水灰比控制為0.8。采用高壓注漿機實現水泥砂漿的有效灌入，其中注漿壓力控制為1 MPa。注漿模式是“由外至內”的間隔注漿，首先從路基沉陷位置的外部進行注漿，每間隔一排、一孔進行注漿，呈現為環形包圍狀態，同時中間位置需要隔排、隔孔注漿，最后實施加密注漿[5]。在注漿施工階段必須認真、仔細觀察孔內漿液變化狀態以及鄰孔與周圍狀況，若是存在漏漿或是路面鼓起等現象，則應及時采取有效措施處理，問題解決后才能夠繼續進行注漿。待水泥漿液達到凝結狀態之后，在收縮作用影響下路基會產生裂縫，所以要結合具體情況進行補漿處理。

4 質量檢測

4.1 標準貫入法

路基沉陷位置在注漿前、后分別取芯實施標準貫入試驗，具體結果見表2。

表2 標準貫入試驗結果

根據表2試驗結果可知，采用注漿技術加固處理之后，路基密實度得到了顯著提升，也進一步增強了路基結構的承載力。注漿前錘擊次數均值為5，而注漿后錘擊次數均值為15，由此表明路基密實度得到了顯著提升；注漿前路基的承載力均值為126 kPa，而注漿后路基的承載力均值為280 kPa，由此表明路基結構承載力得到了顯著增強。

4.2 沉降觀測

待注漿施工完成28 d后需要對路基進行沉降觀測，未發現路基沉降現象，同時施工后1年后路基也未出現沉降，由此表明注漿技術效果表現良好，有效增強了路基結構承載力與穩定性。

5 總 結

本文結合高速公路工程項目實際情況，綜合分析了路基沉陷注漿施工技術，主要包含了施工準備、布孔、鉆孔、埋管與注漿等，并對注漿加固效果進行了檢測。實踐表明，采用注漿技術有效提升了路基結構的承載力與穩定性，保證了高速公路的安全行車。

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