黨翠艷

(河北省唐山市公路養(yǎng)護(hù)管理處)

1 工程概況及原因分析

1.1 工程概況

某高速公路在運(yùn)營2年后部分路段出現(xiàn)路堤邊坡滑動(dòng)及路面下沉等現(xiàn)象。路堤邊坡滑動(dòng)使混凝土路面沿著面板間的伸縮縫拉裂，形成數(shù)條縱向裂縫，寬約1～2 cm，并有繼續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)，有可能發(fā)展成滑坡，給公路的行車安全帶來極大安全隱患。原地面分布厚度不一的殘坡積泥土，天然含水量高，多呈可塑狀態(tài)，力學(xué)強(qiáng)度較低。上部填料主要來源于附近山坡殘積層混碎石粉質(zhì)粘土。填方高度平均為9 m，最高為14 m地層性質(zhì)與各層參數(shù)見表1。

表1 地層性質(zhì)及主要參數(shù)

2 加固機(jī)理

灌漿法是利用液壓、氣壓或電化學(xué)法原理，對(duì)下沉部分鉆孔，孔深應(yīng)穿透薄弱層，然后通過注漿管將漿液均勻的注入地層中，漿液以充填、滲透和擠等方式灌入填料的空隙，經(jīng)人工控制一定時(shí)間后，漿液均勻地注入地層中，漿液將原來松散的土粒或裂隙膠結(jié)為一個(gè)整體，形成一個(gè)結(jié)構(gòu)新、強(qiáng)度大、防水性能高和化學(xué)穩(wěn)定的“結(jié)石體”，防止或減弱路基的再下沉。

3 加固方案

3.1 遵循原則

一般利用水泥漿液或水泥粉煤灰漿液，再添加少量外加劑作為加固漿液;注漿作業(yè)應(yīng)有封壓層.如軟基上部有硬殼時(shí)，將它作為封壓層;如沒有硬殼時(shí)，要在地層表面做一層50 cm的粘土墊層，作為封壓層，或碾壓地基形成封壓層;注漿作業(yè)上部砂粒層較多時(shí)，一般采用自上而下分層注漿;對(duì)于上部沒有或有少量砂粒層，以粘性土為主時(shí)，一般采用自下而上分層注漿;注漿作業(yè)的擴(kuò)散半徑，一般根據(jù)壓力和軟土的滲透性大小確定，然后進(jìn)行布孔。布孔方式可以為矩形或梅花形;孔距應(yīng)根據(jù)土層性質(zhì)和構(gòu)造物來確定。當(dāng)軟土地基中砂礫層較厚，滲透系數(shù)較大時(shí)，一般選擇孔距3～5 m;當(dāng)軟土地基中以飽和粘性土為主，滲透系數(shù)較小時(shí)，一般選擇孔距2～3 m。注漿材料選擇有粒狀漿材和化學(xué)漿材兩大類，化學(xué)漿材因其造價(jià)高，施工技術(shù)難度大，應(yīng)用較少。

3.2 加固設(shè)計(jì)

在道路兩邊緊急停車帶處采用靜壓注漿，孔內(nèi)插鋼筋形成微型樁群，通過注漿填充填方路基與結(jié)構(gòu)物之間的空隙，增強(qiáng)填方路基的密實(shí)性，并通過水泥漿液與填土相互作用而形成水泥土，提高路基土體的力學(xué)性能，減少地下水對(duì)路基土的滲透破壞。插入孔內(nèi)的鋼筋與水泥漿液形成混凝土柱體，在坡體潛在滑移面處抵抗了此處的剪應(yīng)力，提高了坡體的抗滑移能力。道路的行車道與超車道同樣采用靜壓注漿，通過注漿填充地基土體中的空隙，擠出土體中的空氣與水，提高路基土體的力學(xué)性能。

3.3 設(shè)計(jì)參數(shù)

由于該工程為高填方路基，壓實(shí)度不足用注漿法加固時(shí)，漿體流動(dòng)度可稍大些，擴(kuò)散半徑較大，可使?jié){體在土體中均勻分布，但泌水率不能大，控制在10%左右。

采用325普通硅酸鹽水泥，化學(xué)外加劑，水灰比為1∶1。當(dāng)單孔注漿量過大時(shí)，應(yīng)加入3%的水玻璃，并要求注漿材料28 d的抗壓強(qiáng)度不得低于5 MPa。

在施工中，一般都以不使地層結(jié)構(gòu)破壞或僅發(fā)生局部和少量的破壞作為確定地基允許注漿壓力的基本原則。注漿壓力與加固土體的厚度、漿液粘度、注漿速度及注漿量等因素有關(guān)。注漿過程中壓力是變化的，本工程的注漿壓力是通過計(jì)算后再由現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)來調(diào)整確定，在路堤處注漿壓力為0 ～0.2 MPa，行車道與超車道注漿壓力為0.1 ～0.4 MPa。

4 注漿孔布置及施工

4.1 注漿孔布置

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)確定有效注漿半徑。工程采用以下方式布置。

(1)勘探孔:孔徑110 mm，在每一加固區(qū)處理段布置5～6個(gè)勘探孔，查明該段路基填筑層的厚度及分層結(jié)構(gòu)性狀和密實(shí)情況，分析填筑土質(zhì)量好壞及基礎(chǔ)是否存在不良的地質(zhì)問題，確定注漿孔的深度。一般勘探孔兼注漿孔，孔深為穿過淤泥質(zhì)土，抵基巖面。

(2)注漿孔:注漿孔孔徑110 mm，緊急停車帶鉆孔深度為穿過原狀土抵基巖面，行車道與超車道鉆孔深度要求進(jìn)入原生粘土層0.5～1 m，按梅花形布置。

4.2 成孔

采用風(fēng)動(dòng)沖擊成孔，部分鉆孔會(huì)出現(xiàn)塌孔而難以下管，對(duì)其處理方法是:鉆孔后，在下管前先掃孔，掃孔后立刻下管，如孔內(nèi)再有局部坍落，下管困難，經(jīng)工程技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況進(jìn)行分析，采用當(dāng)天打孔、插管，用高比例水泥、水玻璃漿液封孔，第2 d拔管，然后再下注漿花管進(jìn)行注漿加固。

4.3 制漿

按設(shè)計(jì)配合比配制漿液，對(duì)于構(gòu)造物注漿摻入外加劑要根據(jù)試驗(yàn)確定，以防止未膠結(jié)成高強(qiáng)度、穩(wěn)定性良好的新巖土體以前，土基強(qiáng)度反而下降的現(xiàn)象發(fā)生，造成構(gòu)造物瞬時(shí)沉降;漿液在注漿以前，要一直不停地進(jìn)行攪拌，防止沉淀，影響質(zhì)量。

4.4 注漿

在粘性土為主的地層進(jìn)行注漿作業(yè)采用自下而上或孔口封閉注漿法，一次成孔，分層注漿，每次注漿段控制在1.5～2.0 m之間;在含有較多中粗粒砂土層的地層，注漿作業(yè)采用自上而下或孔口封閉注漿法，一次只鉆成一段注漿孔，自上而下注漿，每次注漿段控制在1.5～2 m之間;注漿時(shí)應(yīng)先施邊緣帷幕孔，再施工加固孔，要隔孔注漿，鄰孔封孔，防止冒漿;注漿施工時(shí)，宜先注入少量稀漿，后注入稠漿;邊緣孔孔距一般應(yīng)為注漿孔距的1/2，以確保注漿質(zhì)量;有些還需根據(jù)水文地質(zhì)情況，設(shè)施工排水孔，特別是地下水較高的地區(qū)，其目的是將地下水隨注漿施工排出，當(dāng)排水孔內(nèi)見到漿液時(shí)，可以封孔;在注漿進(jìn)程中，一般要隨時(shí)進(jìn)行觀察，如發(fā)現(xiàn)有地面隆起或跑漿現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)停止注漿，分析原因，減少下個(gè)注漿段的注漿量。如依然如故，應(yīng)停止該孔注漿;注漿應(yīng)注意流量的控制，流量過大，易隆起或跑漿，流量過小，壓力太小，達(dá)不到注漿目的。

4.5 封孔

注漿結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)封孔，在注漿管口設(shè)置專門的壓力閥門，注漿結(jié)束后關(guān)上閥門。待孔內(nèi)水泥漿沉降析水2～4 h后拆除閥門，再采用速凝型325水泥濃漿進(jìn)行人工封孔。封孔后孔口盡可能保持與原混凝土路面外觀、形狀一致。

5 注漿過程中出現(xiàn)的問題及應(yīng)對(duì)措施

本次施工采用無水沖擊鉆進(jìn)法成孔，日造2～3孔。鉆進(jìn)過程中個(gè)別孔含水量大，導(dǎo)致巖芯難以提出，故施工過程中向孔內(nèi)投入干混凝土拌和料，再進(jìn)行沖擊鉆進(jìn)，采用多次取芯方式完成鉆進(jìn)施工;路堤注漿時(shí)坡面冒漿，路肩開裂.首先應(yīng)停止灌注，用編織袋堵塞冒漿處，再用漿液封閉路肩裂縫以防止雨水進(jìn)入坡體.如果該孔注漿未達(dá)到計(jì)算所需灌注量，24 h后采用小壓力進(jìn)行補(bǔ)充注漿;主、超車道注漿過程中，若發(fā)生串漿現(xiàn)象，應(yīng)停止鉆孔施工，減小鉆進(jìn)震動(dòng)產(chǎn)生的影響，對(duì)串漿孔進(jìn)行簡(jiǎn)易封堵，然后多個(gè)孔輪流灌注.為了防止封堵孔內(nèi)漿液初凝，每孔灌注時(shí)間不超過10 min。

6 效果檢測(cè)

本工程的檢驗(yàn)手段以標(biāo)貫試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析為主，以鉆孔取芯及沉降觀測(cè)為輔。

6.1 鉆孔取芯檢驗(yàn)

從試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)取出的巖芯可以看出:土體中含有大量的水泥塊，這與擊數(shù)結(jié)果很吻合，擊數(shù)越大，說明水泥塊含量越多。

6.2 沉降觀測(cè)

沉降觀測(cè)資料表明:路肩部位普遍抬升1～3 mm，對(duì)混凝土路面下沉部位也起到了一定的抬升作用。對(duì)要求抬高板塊，也基本上抬升到了與相鄰混凝土路面一致的高程。未能抬升部位，觀測(cè)表明也未再繼續(xù)沉降.對(duì)拉裂縫的觀測(cè)表明，經(jīng)注漿擠密、回填加固后，混凝土路面與路肩得到抬升，使裂縫寬度減小并基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，未發(fā)現(xiàn)繼續(xù)拉裂破環(huán)。

以上分析表明高填方路基經(jīng)注漿處理后，填筑土強(qiáng)度得到增強(qiáng)，路基已穩(wěn)定。下沉、滑移已基本得到控制，填筑土的防滲能力、抗?jié)B透破壞能力有了顯著提高，表明該加固處理工程采用注漿施工技術(shù)是適宜的，具有較好效果。

7 結(jié)語

采用注漿法處理高速公路地基病害是一種比較理想的方法，本次施工取得了令人滿意的效果.采用壓密注漿法加固土體成本低、速度快，對(duì)技術(shù)、設(shè)備要求不高，但目前注漿方案設(shè)計(jì)還尚無成熟、可靠的理論依據(jù).本次實(shí)踐的成果，為以后高速公路地基病害采用注漿法處理提供了可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并對(duì)注漿技術(shù)理論的完善起到有益的作用。

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