路基工程注漿加固技術(shù)探討

王家進(jìn)

摘要 路基質(zhì)量病害影響道路使用性能，注漿加固技術(shù)可有效提高路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。文章介紹了注漿加固技術(shù)的原理、注漿材料的要求和主要的注漿工藝，分析了各種注漿工藝的適用條件、機(jī)理和效果，并針對注漿壓力、注漿量、注漿半徑等注漿施工參數(shù)的確定和控制，以及施工過程中可能出現(xiàn)的問題、解決措施和環(huán)保措施進(jìn)行探討。注漿加固技術(shù)是一種常用且有效的路基加固方法，但在實(shí)際施工中需根據(jù)具體情況合理設(shè)計(jì)和施工，全面監(jiān)控和評價(jià)注漿效果，以保證施工質(zhì)量，旨在為實(shí)際工程提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞 公路工程；路基注漿；加固技術(shù)；施工要點(diǎn)

中圖分類號 U416.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2023）16-0102-03

0 引言

公路工程建設(shè)是地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要推動(dòng)力，但也面臨路基質(zhì)量病害的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。路基沉降、開裂、塌陷等現(xiàn)象會(huì)降低道路使用性能，縮短使用壽命。為解決這一問題，注漿加固技術(shù)被廣泛應(yīng)用于路基加固處理中。注漿加固技術(shù)是通過向路基內(nèi)注入水泥漿或其他材料，填充路基內(nèi)部的空隙和裂縫，增加路基的密實(shí)度和抗壓強(qiáng)度，從而提高路基穩(wěn)定性，改善道路整體承載性能。該文將從以下幾個(gè)方面對注漿加固技術(shù)進(jìn)行分析：①注漿加固技術(shù)的原理和分類；②注漿加固技術(shù)的材料選擇和配比要求；③注漿加固技術(shù)的施工工藝和技術(shù)要點(diǎn)；④注漿加固技術(shù)的效果評價(jià)和環(huán)保措施。通過對注漿加固技術(shù)的深入探討，為公路工程設(shè)計(jì)和施工提供科學(xué)合理的技術(shù)參考。

1 路基注漿加固技術(shù)原理

路基注漿加固技術(shù)的原理是利用高壓裝置將注漿介質(zhì)（如水泥漿、化學(xué)漿等）注入路基土體中，通過置換、滲透、壓密、劈裂等作用，提高地基強(qiáng)度和剛度，減少或消除路基沉降變形。該技術(shù)適用于各種類型的路基土體，尤其是對于含水量較高、強(qiáng)度較低、易發(fā)生沉降和破壞的軟弱土層，加固效果顯著。路基沉降是公路工程建設(shè)的常見問題，其主要成因包括：路基填料的壓實(shí)度不足、管線施工造成的地基擾動(dòng)、地下水位變化引起的土體變形等[1]。如果不及時(shí)采取有效的加固措施，路基沉降會(huì)導(dǎo)致路面開裂、破損、不平整等問題，影響公路的安全性和舒適性。路基注漿加固技術(shù)可在不影響公路正常通行的情況下實(shí)現(xiàn)路基局部或整體加固，有效控制路基沉降變形，提高公路工程使用壽命及路用性能。

2 路基加固注漿材料要求

路基加固注漿材料的選擇需綜合考慮路基土體的性質(zhì)、注漿方式、注漿效果、工程成本等因素。一般來說，路基加固注漿材料應(yīng)具備以下要求[2]。

（1）水泥漿。工程實(shí)踐中常用的水泥漿由水泥、水按一定比例拌和而成，具有良好的滲透性、黏結(jié)性、自硬性，與土體形成均勻固結(jié)體，可提高地基承載力和抗變形能力。水泥漿配比根據(jù)土體的滲透系數(shù)、注漿壓力、注漿時(shí)間等因素確定，水灰比為0.4～0.6∶1。水泥漿強(qiáng)度不低于10 MPa。

（2）路基加固處理可提高地基力學(xué)性能，確保其能承受交通荷載。為評價(jià)加固效果需通過試驗(yàn)檢測方法，如無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。分析試驗(yàn)檢測結(jié)果時(shí)綜合考慮各種影響因素，包括注漿量、養(yǎng)護(hù)時(shí)間等，保證結(jié)論準(zhǔn)確客觀。

（3）試驗(yàn)檢測時(shí)需仔細(xì)檢查評估注漿材料和注漿效果，檢測指標(biāo)主要包括流動(dòng)度、凝結(jié)時(shí)間、泌水率、自由膨脹率、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度等，根據(jù)檢測結(jié)果評估注漿質(zhì)量，優(yōu)化注漿加固方案。

3 路基加固主要注漿工藝

3.1 充填注漿

漿液通過鉆孔或管道注入孔洞，與周圍土體結(jié)合，增加路基密實(shí)度。漿液種類有多種，如水泥漿、混凝土、水泥與黏土混合漿液等，根據(jù)孔洞大小、深度、形狀選擇合適的漿液。充填注漿可填補(bǔ)路基內(nèi)部空隙，阻止水分滲入路基，提高路基耐久性。

3.2 滲透注漿

滲透注漿可改善路基內(nèi)部不良地質(zhì)，通過向路基中的碎石層、砂礫層等空隙注入能固化的漿體材料，如普通水泥+粉煤灰，使?jié){體材料與土顆粒膠結(jié)，從而提高路基的強(qiáng)度、抗?jié)B性能[3]。其機(jī)理是利用加壓方式將漿體材料從注漿孔向外擴(kuò)散，沿著地層的孔隙滲透，最終形成均勻分布的漿體結(jié)合體，具體見圖1（a）。

3.3 劈裂注漿

劈裂注漿適用于各種地質(zhì)條件，能有效改善路基的承載能力。其機(jī)理是利用高壓將漿體材料注入路基土體中，使土體產(chǎn)生剪切裂縫，漿體材料沿著裂縫劈入土體，形成脈狀或片狀固結(jié)體，與土體相互結(jié)合，構(gòu)成強(qiáng)度高、防滲性好的復(fù)合地基。其效果受漿體材料的性能、注漿壓力、注漿量、注漿位置等因素的影響，因此需根據(jù)實(shí)際情況合理設(shè)計(jì)和施工，具體見圖1（b）。

3.4 壓密注漿

地基土體中注入濃稠漿體材料，如水泥漿，漿體材料對土體產(chǎn)生擠壓作用，增加土體密度，從而提高地基承載力。壓密注漿的機(jī)理是利用高壓將漿體材料從注漿孔向四周擴(kuò)散，形成球形或橢球形漿泡，漿的擴(kuò)張擠壓周圍土體，促使土體發(fā)生塑性變形或劈裂，具體見圖1（c）。

3.5 旋噴注漿

將帶有特殊噴嘴的注漿管鉆入土層中，以20～40 MPa的壓力將水泥漿或其他漿體材料從噴嘴中噴射出來，沖擊破壞土體，漿料與土?；旌闲纬蓤A柱狀復(fù)合地基，可有效增強(qiáng)地基承載性能，適用于多種軟弱或不均勻土層。

3.6 袖閥管注漿

地層中設(shè)置袖閥管，袖閥管內(nèi)放入帶有阻塞器的注漿管，進(jìn)行高壓注漿，可實(shí)現(xiàn)分層分段注漿，即按照預(yù)定深度、長度進(jìn)行分層注漿，漿液和土體混合固結(jié)，以提高地基強(qiáng)度。該方法可使用多種漿液種類，如水泥漿、化學(xué)漿液、水泥粉土漿等，根據(jù)地層的特點(diǎn)、施工需要合理選擇，但該方法流程復(fù)雜，需合理控制注漿參數(shù)，以確保加固效果[4]。

3.7 帷幕注漿

地基土層裂隙中灌入漿液，形成一定尺寸的墻體，以阻斷地下水滲透，提高地基穩(wěn)定性。需科學(xué)布置注漿孔，根據(jù)地質(zhì)條件和工程要求確定墻體尺寸。注漿效果通過滲透情況、壓水試驗(yàn)評價(jià)，該方法適用于各種裂隙發(fā)育的土層，如砂土、粉土、黃土等。

4 路基加固注漿施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 注漿施工工藝流程

合理的注漿施工工藝流程可保證注漿效果，避免注漿過程中可能出現(xiàn)的問題，提高施工效率。注漿施工工藝流程的主要內(nèi)容如圖2所示。

（1）清理場地。清理場地是指在注漿施工前，對施工區(qū)域進(jìn)行清掃整理，去除雜物、垃圾、障礙物等，保持場地的整潔和安全，以便進(jìn)行鉆孔、布管、注漿等操作，防止污染環(huán)境。

（2）布置注漿孔。根據(jù)設(shè)計(jì)方案和地質(zhì)條件，確定注漿孔的位置、深度、孔距、孔徑等參數(shù)，做好標(biāo)記定位，以保證注漿范圍和效果，合理利用材料和設(shè)備，避免重復(fù)或漏洞。

（3）布置設(shè)備。按照施工設(shè)計(jì)方案和施工規(guī)范，選擇合適的鉆機(jī)、注漿機(jī)、配料機(jī)、管道、儀器等設(shè)備，做好設(shè)備安裝、調(diào)試、連接，保證設(shè)備的正常運(yùn)行，從而保證施工質(zhì)量和效率，減少施工事故。

（4）現(xiàn)場鉆孔。根據(jù)布置好的注漿孔位進(jìn)行鉆孔操作，鉆孔過程中注意穩(wěn)定孔壁，清理孔洞，形成合適的注漿通道，保證注漿介質(zhì)能夠順利進(jìn)入土體。

（5）配制漿液。選擇合適的水泥、水、外加劑等原材料，按照一定配比和流動(dòng)度，用配料機(jī)將其拌和成注漿介質(zhì)（如水泥漿、化學(xué)漿等），保證注漿介質(zhì)的物理、力學(xué)性能，確保滿足注漿要求。

（6）實(shí)施注漿。用高壓裝置將配制好的注漿介質(zhì)從管口壓入鉆孔內(nèi)，控制好注漿量、速度和時(shí)間，直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求的注漿量和壓力，使注漿介質(zhì)能夠與土體發(fā)生充分的反應(yīng)，提高地基強(qiáng)度和剛度，減少路基沉降變形。

4.2 注漿施工技術(shù)要點(diǎn)

注漿施工技術(shù)要點(diǎn)是指在注漿施工過程中需注意的一些關(guān)鍵細(xì)節(jié)問題，以保證注漿效果，減少注漿過程中可能出現(xiàn)的問題，提高施工效率及經(jīng)濟(jì)性。注漿施工技術(shù)要點(diǎn)主要包括以下幾方面[5-6]：

（1）注漿壓力。注漿壓力是指在注漿過程中，注漿介質(zhì)在管道內(nèi)的壓力，關(guān)乎注漿介質(zhì)性能以及注漿效果。注漿壓力應(yīng)根據(jù)土體的滲透系數(shù)、孔距、孔徑、孔深等因素確定，需控制在0.5～2.0 MPa之間。注漿壓力過高或過低可能導(dǎo)致竄漿、冒漿、裂縫擴(kuò)大、土體破壞等不良后果。

（2）注漿量。注漿量是指在注漿過程中，每個(gè)鉆孔內(nèi)注入的注漿介質(zhì)的體積或重量，其直接影響土體的密實(shí)度、強(qiáng)度和剛度，以及路基的沉降變形。注漿量應(yīng)根據(jù)土體的空隙率、孔距、孔徑、孔深等因素確定，一般應(yīng)控制在0.5～1.5倍的理論計(jì)算值之間。注漿量過多或過少都會(huì)造成不利的后果，如溢漿、回流、滲漏、不均勻、不穩(wěn)定等。

（3）注漿半徑。注漿半徑直接影響著地基的整體強(qiáng)度和剛度，以及路基的平整度。注漿半徑應(yīng)根據(jù)土體的滲透系數(shù)、孔距、孔徑、孔深、注漿壓力等因素確定，一般應(yīng)控制在0.5～1.0 m之間。注漿半徑過大或過小都會(huì)造成串漿、空洞、裂縫、不連續(xù)等施工質(zhì)量問題。

（4）加強(qiáng)施工準(zhǔn)備。加強(qiáng)施工準(zhǔn)備是指在注漿施工前，應(yīng)對施工區(qū)域進(jìn)行充分勘察和分析，確定合理的設(shè)計(jì)方案和施工規(guī)范，選擇合適的材料和設(shè)備，進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。

（5）注漿時(shí)按照設(shè)計(jì)方案和施工規(guī)范進(jìn)行操作，控制好注漿量、速度和時(shí)間，防止竄漿、冒漿、抬動(dòng)等現(xiàn)象發(fā)生。根據(jù)土體的反應(yīng)和變化，及時(shí)調(diào)整注漿壓力和量，使注漿介質(zhì)能夠均勻地滲透到土體中。注意環(huán)保安全問題，避免污染環(huán)境。

（6）配合比。根據(jù)土體的滲透系數(shù)、孔距、孔徑、孔深、注漿壓力等因素確定，水灰比0.4～1.0之間。

（7）為監(jiān)控注漿過程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理可能出現(xiàn)的問題，評價(jià)和驗(yàn)證注漿效果，需記錄注漿壓力。

（8）路基加固注漿施工中可能出現(xiàn)串漿、溢漿等現(xiàn)象，導(dǎo)致漿體材料損耗，質(zhì)量下降，甚至引發(fā)安全事故，因此，必須采取有效處治措施，發(fā)現(xiàn)串漿時(shí)需適當(dāng)增加相鄰注漿孔之間的時(shí)間間隔；發(fā)現(xiàn)溢漿時(shí)使用速凝材料封住鉆孔口，適當(dāng)降低注漿壓力。

（9）為保證注漿效果，提高加固質(zhì)量，施工過程中需全面加強(qiáng)施工監(jiān)測，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整注漿方案。及時(shí)了解土體的反應(yīng)和變化，發(fā)現(xiàn)和解決施工中可能出現(xiàn)的問題，驗(yàn)證注漿效果。基于土體滲透系數(shù)、孔距、孔徑、孔深等因素確定合理的注漿參數(shù)，如配合比、注漿壓力、注漿量等，以適應(yīng)不同的土體條件。

5 環(huán)保措施

為保護(hù)環(huán)境及人員的健康安全，注漿施工過程中需采取以下環(huán)保措施[7-10]。

5.1 文明施工

注漿施工過程中遵守施工規(guī)范和管理制度，規(guī)范施工行為，保持用料、設(shè)備的整齊分類，避免造成不必要的噪音、粉塵、廢水、廢渣等污染源，減少施工對環(huán)境和人員的干擾。

5.2 環(huán)境衛(wèi)生管理

施工現(xiàn)場內(nèi)外需進(jìn)行定期清掃整理，保持場地和周邊的整潔衛(wèi)生，及時(shí)收集處理垃圾、雜物、廢水、廢渣等污染物，防止其外溢滲漏，保護(hù)環(huán)境和人員的健康和安全，防止污染物對土壤、水源、空氣等造成破壞。

5.3 環(huán)保施工計(jì)劃

基于施工區(qū)域的地質(zhì)條件、氣候條件、交通條件等因素，制定合理的注漿方案、施工流程，考慮可能產(chǎn)生的環(huán)境影響和污染物，采取相應(yīng)的預(yù)防控制措施，優(yōu)化注漿效果，降低注漿對環(huán)境和人員的風(fēng)險(xiǎn)。

6 結(jié)論

綜上所述，注漿技術(shù)是常用路基加固方法，該文對公路工程路基注漿加固技術(shù)進(jìn)行了分析，得出以下結(jié)論：

（1）注漿壓力影響注漿介質(zhì)的流動(dòng)性、滲透性以及注漿效果，需根據(jù)土體的滲透系數(shù)等因素確定，一般控制在0.5～2.0 MPa之間。

（2）注漿量關(guān)系到土體的密實(shí)度、強(qiáng)度以及路基的沉降變形，需根據(jù)土體的空隙率等因素確定，一般控制在0.5～1.5倍的理論計(jì)算值之間。

（3）注漿半徑根據(jù)土體的滲透系數(shù)等因素確定，一般控制在0.5～1.0 m之間。

（4）需定期或隨機(jī)檢查施工區(qū)域，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整注漿方案，及時(shí)了解土體變化，發(fā)現(xiàn)和解決施工中可能出現(xiàn)的問題，評價(jià)驗(yàn)證注漿效果。

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