注漿技術在回填路基沉降處理過程中的應用

石嵩山 徐倬偉

興云路道路建設工程包含6座地下通道,均為一字形布置,與興云路規劃道路垂直相交,有兩種斷面形式,分別為:寬×深=16.0 m×4.4 m和寬×深=16.8 m×5.5 m。6座通道均采用明開挖形式進行施工,通道結構施工后雙側回填進行道路工程建設。由于道路工程施工工期緊,通道回填后即進行道路路基施工,當年通車不能進行工后沉降。因此通道回填路基與正常路基會產生不均勻沉降。考慮道路施工后避免通道兩側的路基過度沉降,對通道兩側采用注漿技術進行處理。通過對道路注漿處理施工后一個雨季時間中道路沉降情況的觀測,結果表明該項技術可有效避免回填路基的沉降,處理效果明顯。

1 壓力注漿加固路基的原理和施工方法

1.1 路基加固的目的和注漿原理

路基加固的目的就是要形成復合地基,通過土體強度的改良,以提高地基承載力,主要是減少土體壓縮變形或減少土體側向位移引起的路基沉降。壓力注漿是通過鉆孔,并利用注漿設備均勻地將漿液注入路基土體中,以充填、滲透和擠密的方式,排除土顆粒間裂隙中的水分和空氣,并占據其空間,使路基土體孔隙比減小,強度提高。

1.2 路基壓力注漿法施工方法

1)布孔。布孔原則:由于路基強度的要求,布孔要結合灌漿的特點、路基形態來考慮。既要充分發揮灌漿孔的效率,又能保證漿液灌注的路基加固范圍,防止留下空白區和跑漿,布孔應視路基實際情況而定。2)鉆孔。鉆孔時,為確保原路基不受破壞,成孔的孔徑應盡量小,且必須采用干鉆法,嚴禁加水,否則路堤受水浸泡,路基原結構受到破壞,造成不必要的經濟損失,還會給灌漿帶來不必要的麻煩,鉆孔深度視路基的高度和填料情況而定。3)注漿。注漿施工主要包括注漿壓力、漿液濃度、注漿量、注漿順序等內容。如何選擇和控制注漿壓力和漿液濃度等,是注漿施工中要首先解決的問題。一般采用普通硅酸鹽水泥,通常用水灰比1∶1較為合適,在密實度較好的黏土路基中,可適當增大水量,使稀漿更容易充分進入黏土路基中。水泥和水采用計量系流,輸送到攪拌器中與水泥混合。注漿壓力是保證注漿質量的重要因素之一,如果壓力過小,漿液射流達不到預計范圍內,擴散半徑小,易形成空白區;如果壓力過大,則會破壞路基原結構,抬升路面或沖垮邊坡,還會使漿液沿路基薄弱部位沖出路基,達不到注漿目的。因此,在大范圍注漿前應先做試驗,根據注漿段的路基類型,結合單孔注漿量選擇合適的注漿壓力。注漿時必須一次性將灌漿管放置到設計深度,從下而上進行灌漿。

2 注漿技術在興云路道路工程中的應用

2.1 布孔

依據原路基施工時的原始記錄,估算路基孔隙率,通過試驗測定灌漿量,然后確定鉆孔數量。該工程采用梅花形布置灌漿孔,注漿孔剖面圖見圖1。

2.2 注漿施工及其注意事項

1)成孔鉆機選型。采用200型轉盤式鉆機4臺,鉆機采用70 mm的鉆頭,HBW50/15型水泥砂漿注漿機組1套,該注漿泵工作壓力2.5 MPa,注漿量50 L/min,可輸送漿液濃度為水∶水泥=1∶1。成孔必須采用干法鉆進,鉆進時絕對不允許加水,因此應盡量選用小型潛孔鉆,成孔較好,其優點是進尺快、易搬動、操作簡單、鉆進成本低。2)施工及注意事項。注漿順序由下往上,注漿管每次上拔高度為0.5 m,注漿點頂面深度為路床下0.5 m。為保證水泥漿液質量,拌制時應準確配料,充分攪拌。漿液從制成到用完時間不得超過4 h。冒漿處理:在灌漿過程中,水泥漿液沿土體孔隙往上串流冒出地面,稱為地表冒漿。地表冒漿處理時必須耐心細致,有時可能要多次反復處理。采用如下技術措施:a.降低注漿壓力,同時提高漿液濃度,必要時摻砂或水玻璃;b.限量注漿,控制單位吸漿量不超過30 L/min～40 L/min或更小一些;c.采用間歇注漿的方法,即發現冒漿后就停注,待15 min左右再注漿。串漿:在灌漿過程中,水泥漿液從灌漿孔內流出的現象叫串漿。發生串漿的原因是在地層中孔隙、裂縫較多,壓力較高時,相互串聯造成串漿通路。采用如下技術措施加以處理:a.適當延長相鄰兩個次序孔施工時間的間隔,使前一次序孔漿液基本凝固或具有一定強度后,再開始施工后一次序鉆孔,相鄰同一次序孔不要在同一高程鉆孔中注漿;b.對串漿孔或待注孔,采用同時并聯注漿的方法處理,如串漿孔正在鉆孔,則停鉆封閉孔口,待注漿后再恢復鉆孔。

施工注意事項:a.要保證灌漿的施工質量,從原材料、施工工藝等多個方面來確保滿足施工要求;b.注意減小對路面表基層的污染。

2.3 注漿效果

注漿結束是在2009年7月份,經過 8月份、9月份兩個月路基的自然沉降,又因這兩個月為雨季,對道路路基質量是個考驗,在兩個月內未發現道路輕微裂縫、路基下沉等現象,同時在注漿結束28 d后采用靜力觸探試驗對注漿處路基的各種土層的地基承載力進行勘察,檢測路基加固效果。試驗數據整理結果見表1。

表1 靜力觸探試驗結果

從表1中可以看出,注漿后通道回填路基的錐頭阻力qc平均值為1.209,達到設計標準(平均值為1.2)要求,說明路基密實固結效果較好,加固效果明顯。

3 結語

采用壓力注漿的方法加固高填方路基以減少沉降,在技術上是可行的,施工質量和處理效果均能保證,使路基的承載力和穩定性得到較大的提高,且施工期間不需中斷交通,不破壞路基,速度快,是目前較理想的一種方法。用注漿技術加固高填路基此技術在興云路道路建設工程中的運用取得了明顯的效果,并獲取了許多寶貴的施工經驗。嚴格控制配合比,保證了灌漿的混合料結硬后不會有多余水分,確保了其一定的膨脹性。興云路注漿路基加固于2009年7月完成,至今已有近兩個月,且兩月內雨水較多,經觀察在路基自然固結期間未發現沉降、變形以及道路輕微裂縫等現象,路基一直處于穩定狀態,驗證了壓力注漿加固是成功的,同時也為以后的路基沉降處理施工提供了寶貴的經驗。

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