芻議土木工程施工中的灌漿方法技術

費明珠

（中南安全環境技術研究院有限公司 湖北武漢 420031）

芻議土木工程施工中的灌漿方法技術

費明珠

（中南安全環境技術研究院有限公司 湖北武漢 420031）

現代化土木工程灌漿施工技術的應用不僅要求具有過硬的技術水平，還應當重點加強技術核心與關鍵點的研究。本文結合高速公路工程實際，探討了灌漿技術在公路土木工程中的應用，以供參考。

土木工程；高速公路；灌漿技術

1 引言

高速公路在經歷了長期的運營后，出于多種因素作用，往往會出現各種病害問題。灌漿施工技術是一種將漿液從鉆孔注入土體孔隙中，利用漿體凝固硬結，與土體工程膠結成整體，形成具有強度高、水穩定性好的結構體，達到有效改善土體物理力學性能的目的，從而解決高速公路病害問題。

2 土木工程的灌漿方法

2.1 填充灌漿法

所謂填充灌漿法，是一種通常適用于工程施工中，較大型裂縫和巖土洞穴的灌漿處理工藝，此外，一些地下工程的結構體壁灌漿施工也包括在填充灌漿法的應用范圍之內。

2.2 滲透灌漿法

有些土木工程的施工中，因為工程實際地層條件固定，為了在不改變總體特性的前提下開展灌漿施工，就需要采用該方法，將漿液直接填充到巖土地層裂縫之中，向地層的深處以逆行的方式實施滲透灌漿。這種灌漿法更多適用于砂礫層土質的灌漿施工。

2.3 壓密灌漿法

壓密灌漿法的實時，需要借助強大的壓力來進行（見圖1），由于該方法中所使用的漿液的濃度較大，非常容易在灌漿管道的兩端，形成漿泡，因此，只有通過外接施壓的方式，才能將漿液灌入地層。這種灌漿方法大多應用于粘性土質條件下的工程施工。

3 灌漿技術施工要求

3.1 灌漿壓力

灌漿壓力的控制將直接影響灌漿施工實際效果，而灌漿壓力通常受到漿材、灌漿方法以及地層條件等方面的影響，所以，在實際的施工中需要根據施工具體條件來確定。

圖1 壓密灌漿法施工示意圖

通常情況下，水泥的灌漿壓力應當大于化學灌漿壓力；深部灌漿壓力則應當高于淺部的灌漿壓力；滲透系數偏小的地層，其灌漿壓力應比滲透系數大的地層要大。此外，如果灌漿方法不同，壓力值與其他性能系數要求也不同。通常采用盡可能大的灌漿壓力，以盡快達到設計壓力。對于注入率較大的，可采用自上而下分段加壓的方法進行灌漿施工。

3.2 擴散半徑

在灌漿的施工過程中，漿液擴散速度也會影響灌漿施工質量和進度，其擴散半徑和滲透系數、裂隙開度、注入時間以及灌漿壓力、漿液濃度等因素都有關，通常需要經過試驗來確定。

3.3 凝固時間

凝固時間則是由灌漿材料本身性質來決定的，處于不同條件下的灌漿施工，相應的凝固時間也不同，為了合理調整凝固時間，可在漿材中加入適當的速凝劑、分散劑、塑化劑、早強劑等外加劑，以調節漿液性能，改善凝固時間。

4 灌漿技術應用于高速公路工程的實例分析

4.1 工程實例

某高速公路東西走向穿越山區，屬典型的山區公路，公路某合同段一面靠山，一面為臨空坡地，最大的臨空坡地高約5m左右。在公路改建施工中，公路沿線遇到了一段嚴重的縱橫向沉陷帶，沉陷帶裂縫寬為2.5 ～3.5cm，其中某施工段路基沉陷帶裂縫長達175m。

4.2 灌漿加固技術的應用

4.2.1 路基加固原理

路基加固原理為，將能固化的漿液注入裂縫中，改善地基的物理力學性質。實際過程即為讓水泥或其他漿液滲透、填充、壓密進入到裂陷路基中，并通過擴展形成漿脈，進而構建起漿柱體，此時，漿柱體與壓密的地基土就形成了復合地基。漿柱體與壓密的地基土相互作用，達到提高承載力、控制地基沉降的目的。

4.2.2 路基加固方案

在采用灌漿加固技術加固裂陷路基時，考慮到路基土結構松散、裂隙大、壓實度不高等客觀因素，以及施工要盡量不影響車輛通行的要求，該高速公路合同段采用的路基加固方案為“路基鉆孔灌漿加固技術”。

4.3 灌漿加固技術工程設計

4.3.1 灌漿材料及配合比

在該高速公路合同段的灌漿加固技術中，灌漿采用的材料為水泥粉煤灰漿液，其采購如表1所示。漿液配合比如下：水泥為4，粉煤灰為1，即水泥粉煤灰漿液配合比為4：1，水灰配合比為0.5∶0.55。水泥應采用型號為R32.5的復合硅酸鹽水泥。

表1 制漿原料采購表

4.3.2 確定漿液擴散半徑

在確定漿液擴散半徑時，不能單純憑理論公式來計算，因為路基裂陷帶孔隙率、滲透系數變化較大。根據該高速公路合同段灌漿加固施工經驗、數據及現場實驗，確定漿液擴散半徑為1.5m。

4.3.3 灌漿布孔

（1）布置灌漿孔位

在布置灌漿孔位的時候，灌漿孔一般采用梅花形分布，同一路面上布置3排鉆孔，路邊緣處布置一排鉆孔，共布置鉆孔195個。

如果灌漿體的厚度是2.0m，則灌漿孔距基本為：

根據該高速公路合同段灌漿加固施工中的經驗，灌漿孔距可取3.5m。

最優排距為：

根據該高速公路合同段灌漿加固施工中的經驗，最優排距可取2.5m。鉆孔采用75～90mm鉆頭打垂直孔。

（2）灌漿孔孔深控制

根據該高速公路合同段灌漿加固施工中的實際，設計鉆孔深度平均為7m，以孔深不進入砂卵石和基巖為宜，封口深度應大于1.0m。

4.3.4 灌漿壓力

在灌漿過程中，灌漿壓力應通過實驗來確定。該高速公路合同段灌漿加固施工中的壓力確定為0.2～0.5MPa。

4.3.5 灌漿量

灌漿量主要與孔隙率n、體積v和經驗系數k有關。該高速公路合同段灌漿加固施工中的灌漿量根據公式計算為：

4.4 路基加固工程的施工

（1）施工順序

施工順序一般采取從里往外的方式進行，這是根據現場施工條件、工程地質條件和灌漿方法等具體條件以及多臺機器同時作業的實際情況決定的。

（2）施工程序

施工程序為以下十個步驟：①鉆孔；②安放灌漿管并進行孔口封堵；③攪漿；④灌漿；⑤待凝；⑥成孔；⑦安放灌漿管并進行孔口封堵；⑧攪漿；⑨灌漿；⑩封孔。

（3）施工技術要點

①鉆孔。鉆頭選擇Φ89mm的鉆頭，將鉆頭對準孔位之后，采取沖擊鉆孔的方法鉆進。在進行雜填土、淤泥、淤泥質土或粉性土鉆孔時，若孔壁不穩，可以用護壁導管進行護壁，然后采用撈砂筒取砂成孔的方法完成鉆孔。

②安放灌漿管，封堵孔口。首先是準備好灌漿管，灌漿管選擇孔徑8、孔隙率15%左右的花管，將下端設置為0.7～1.0m長度。當鉆孔達到預定深度之后，即可以將灌漿管下到位，從而完成灌漿管安放工作，然后再投入粘土分層夯實，直至孔口進行孔口封堵。

③攪漿。攪漿順序就是先往攪拌漿筒內注入預定的水量，然后開動攪拌機，再漸漸加入預定用量的型號為R32.5復合硅酸鹽水泥，攪拌3～5min后，即可以將漿液通過過濾網流到儲漿筒內待灌。

④灌漿。灌漿采取自上而下孔口封閉純壓式的方法進行，直到預定深度，灌漿壓力為0.3～0.5kPa之間，灌漿結束標準嚴格按設計執行。灌漿段的長度以雜填土或粉性土的厚度來定，終灌時的壓力要達到設計值的要求。

⑤封口。灌漿結束時及時封口，封口過24h之后若砂液下沉，必須用水灰比為0.5的漿液補充，直至頂面。

5 結語

灌漿技術在土木工程中的使用有效提高了土木工程施工的質量，尤其在高速公路中的應用，具有造價低、施工周期短、易于操作控制等優勢，具有較為明顯的經濟效益和社會效益。因此，在實際應用過程中，應針對不同的條件選擇出最佳的灌漿施工方法，使其更好地為土木工程施工服務。

[1]董煒，周升舟.水利水電工程灌漿施工技術[J].價值工程，2010，29（11）：237～238.

[2]李永華.高噴灌漿技術在公路地基施工中的應用[J].工程建設與設計，2013（3）：144～145.

[3]賈大波.真空灌漿技術在公路施工中的應用分析[J].科學之友，2013（5）：53～54.

TU753

A

1004-7344（2016）05-0331-02

2016-2-5

費明珠（1968-），女，工程師，本科，主要從事高速公路檢測工作。