公路路基沉陷壓力灌漿技術(shù)的應(yīng)用

何小康?原艷民

摘 要：在公路工程路基沉陷施工中壓力灌漿技術(shù)得到了較為廣泛地應(yīng)用。在公路工程路基沉陷施工中施工方式及處理技術(shù)選擇是否符合施工要求，對(duì)公路工程整體質(zhì)量起到關(guān)鍵性的作用。因此，在路基沉陷處理中施工企業(yè)必須選擇正確的施工方式，壓力灌漿技術(shù)作為公路工程路基沉陷施工中的重要處理方式，在其施工中大量選用壓力灌漿施工技術(shù)可以有效提高路基的承載力及質(zhì)量，只有這樣才能確保整個(gè)工程的質(zhì)量。本文主要對(duì)灌漿機(jī)理、路面病害成因及壓力灌漿處治路基不均勻沉陷進(jìn)行了研究分析。

關(guān)鍵詞：壓力灌漿、公路工程；路基沉陷

當(dāng)前，隨著社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，公路在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占據(jù)著越來越重要的地位，而作為道路施工重點(diǎn)和道路基礎(chǔ)的路基也越來越受到廣大施工企業(yè)和單位的關(guān)注。在公路工程施工過程中，由于受到地質(zhì)、壓力灌漿技術(shù)等各種因素的影響，導(dǎo)致公路工程路基沉陷問題，給公路的使用壽命和功能的發(fā)揮造成了極其不利的影響。因此，如何科學(xué)合理地運(yùn)用壓力灌漿技術(shù)，有效地提高公路施工工程質(zhì)量，減少和避免公路工程路基沉陷問題，延長公路使用壽命是我國公路施工企業(yè)和單位亟待解決的重要問題。

1 灌漿機(jī)理

灌漿大概分為幾種主要有固結(jié)、帷幕、接縫及回填。公路灌漿法是指通過鉆孔在土中灌入漿液，使土體擠密的一種地基加固方式。其特性是在注漿管周圍形成向外擴(kuò)張的漿泡，在土體內(nèi)漿泡產(chǎn)生較為復(fù)雜的徑向與切向應(yīng)力，與漿泡緊靠的土質(zhì)受到嚴(yán)重破壞后將形成塑性變形區(qū)，因擾動(dòng)土的密度可能會(huì)有一定程度地降低，漿泡距離遠(yuǎn)一點(diǎn)的土主要出現(xiàn)彈性變形現(xiàn)象，進(jìn)而增加土的密度，加固土體。瀝青與水泥混凝土路面是我國公路的主要表現(xiàn)形式，砂礫路面主要存在于少數(shù)農(nóng)村及山區(qū)道路當(dāng)中，不管何種路面，在使用較長時(shí)間后都會(huì)出現(xiàn)各種質(zhì)量問題，如脫空、裂縫等，進(jìn)而對(duì)路面產(chǎn)生極大的破壞。現(xiàn)階段灌漿加固技術(shù)在我國公路工程施工中得到了廣泛地應(yīng)用，這種技術(shù)的應(yīng)用可以增強(qiáng)公路路面的使用年限及確保工程的整體質(zhì)量。

2 路面病害成因

路面在重車荷載反復(fù)作用下，會(huì)有積累塑性變形在結(jié)構(gòu)層出現(xiàn)，局部范圍與基層不再保持連續(xù)接觸，將會(huì)有微小的縫隙在路面結(jié)構(gòu)層底部和基層產(chǎn)生，也就是局部脫空現(xiàn)象在結(jié)構(gòu)層下部產(chǎn)生。在溫度及濕度改變情況下，結(jié)構(gòu)層內(nèi)溫度的非線形分布，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)層向上、下方面進(jìn)行翹曲，結(jié)構(gòu)層和路基之間的分離速度將會(huì)加快，進(jìn)而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)層底部脫空現(xiàn)象。脫空現(xiàn)象的產(chǎn)生將加重路基滲水問題，當(dāng)養(yǎng)護(hù)工作不到位，雨水將從路面接縫及裂縫處向基層滲入，在結(jié)構(gòu)層下滲入的水將變?yōu)榉e水。泥漿主要由積水和基層材料中細(xì)料組成，順著面板接縫處泥漿流出，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)層底部脫空現(xiàn)象的出現(xiàn)。

1、路基填方壓實(shí)度不足

在公路工程施工過程中，路基是其受力的主要組成部分，基于此，在施工過程中必須對(duì)路基進(jìn)行科學(xué)有效地填方壓實(shí)。在公路路基壓實(shí)過程中，極易產(chǎn)生壓實(shí)不足問題，主要因素為土層含水量控制難度大的主要在于施工壓力及壓實(shí)時(shí)間設(shè)計(jì)不合理等問題，進(jìn)而無法實(shí)現(xiàn)良好地壓實(shí)效果。

2、路基中存在軟弱土層

在公路路基施工過程中，因施工路段自身因素的影響，如地面軟弱、地質(zhì)條件差等，都會(huì)對(duì)公路承載力造成極大的影響。特別是軟弱土層對(duì)路基施工的整體質(zhì)量將造成極大的影響，軟弱土層自身力學(xué)性質(zhì)很低，將導(dǎo)致路面出現(xiàn)沉陷、塑性擠壓等問題的出現(xiàn)，甚至導(dǎo)致原有路面土層下沉及位移問題。

3 壓力灌漿處治路基不均勻沉陷研究分析

現(xiàn)階段公路工程路基防治及處理的重要方式就是壓力灌漿技術(shù)，主要通過壓力將能固結(jié)的漿液利用鉆孔灌注技術(shù)灌入裂縫及土體中，使高度物理學(xué)性能在被加固物體內(nèi)形成，并加以改善。在被加固體內(nèi)注入漿液以后，利用高強(qiáng)度壓力基礎(chǔ)土體內(nèi)存有的水分及空氣，凝結(jié)硬化漿體，使原有密實(shí)度較低的土體成為一個(gè)整體，同時(shí)增強(qiáng)其強(qiáng)度及穩(wěn)定性。

在處理公路路基沉陷灌漿過程中，可選用壓密灌漿的方式對(duì)較低強(qiáng)度的淤泥層進(jìn)行施工，選用劈裂灌漿的方式對(duì)硬度較高的亞粘土進(jìn)行施工，選用滲透灌漿的方式對(duì)砂礫層進(jìn)行灌漿作業(yè)。在灌漿方式選擇中有時(shí)可以一種方式地應(yīng)用，也可以幾種方式一起應(yīng)用。通常情況下選用直接打入式作為注漿的方式，也就是選用43毫米的花管直接打入，選用三角形止?jié){塞作為孔口止?jié){方式。

1、漿材配合比設(shè)計(jì)

依據(jù)相關(guān)灌漿經(jīng)驗(yàn)及數(shù)據(jù)顯示，通常選用水灰比為0.8：1到1：1作為水泥漿配合比進(jìn)行漿液的配比，也可以選用0.8：1到1：1作為水泥粉煤灰漿的配合比，但其混合料中必須有20%到30%左右的粉煤灰。

2、壓力灌漿邊界范圍

注漿范圍確定中必須包含以下幾個(gè)方面：處理公路長度中軸線的方向、寬度要在平面上確定，注漿深度要在縱向上確定。在處理軟弱地基注漿過程中，標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為承載力f在200kpa以上及沉陷量f超過30厘米，公路中軸線方向上的長度進(jìn)行有效確定，并將路堤底部寬度作為橫向處理寬度。

3、漿液擴(kuò)散半徑確定

作為壓力灌漿施工的重要參數(shù)，漿液擴(kuò)散半徑直接影響著灌漿整個(gè)工程量及造價(jià)，可以利用現(xiàn)場注漿試驗(yàn)來對(duì)地基條件復(fù)雜及計(jì)算參數(shù)選準(zhǔn)難度大的情況進(jìn)行有效確定。如果漿液呈現(xiàn)柱狀擴(kuò)散，試驗(yàn)資料不全的情況下，可以將不同工程地質(zhì)條件下土的滲透系數(shù)作為參考依據(jù)，進(jìn)而得出漿液擴(kuò)散半徑的推薦值。

4、注漿孔的布置方式

布置注漿孔必須使相鄰注漿孔的作用范圍存在重合部位，促使需進(jìn)行加固的路基成為一個(gè)完整的受力體。單排孔布設(shè)與多排孔布設(shè)都是注漿孔布置的重要方式。

5、注漿量的確定

將灌注半徑內(nèi)圓柱體孔隙的總體積作為灌漿量的體積，漿液在灌漿過程中有時(shí)不能將土體內(nèi)的孔隙完全填充，部分漿液含水的孔隙填充效果更差。在計(jì)算漿液量時(shí)，一般在理論值上要乘以在1以下的數(shù)值，但具體作業(yè)中，尤其是單孔灌注量中的I序孔灌注量常常在理論計(jì)算值以上，II序孔的灌注量則在理論計(jì)算值以下，進(jìn)而對(duì)單孔灌注完成的標(biāo)準(zhǔn)造成極大的影響。對(duì)單孔灌漿量取值起決定性影響的因素主要有灌注地層的連通性、灌注漿液的坍落度及土體的孔隙率等。將單孔注漿作為實(shí)際施工時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，其計(jì)算公式可以定為：

Qi=0.25nR2

其中，單孔設(shè)計(jì)灌漿量定為Qi，灌注量計(jì)算半徑定為r，取0.6D-0.7D為I序孔（設(shè)計(jì)孔距為D），取0.3D-0.4D為II序孔。

6、袖管注漿施工

按照漿液擴(kuò)散距離對(duì)注漿孔距離進(jìn)行確定，在地層條件下，漿液參數(shù)、注漿參數(shù)直接關(guān)系著漿液的擴(kuò)散距離。當(dāng)單排孔對(duì)注漿要求無法滿足時(shí)，常常會(huì)選用三排孔。設(shè)計(jì)多排孔的原則就是對(duì)注漿孔潛力進(jìn)行充分發(fā)揮，進(jìn)而取得最大注漿體厚度，這種情況下不但不會(huì)產(chǎn)生兩排孔間搭接緊密度不夠的現(xiàn)象，也不會(huì)出現(xiàn)過多搭接浪費(fèi)的情況。

7、灌漿質(zhì)量檢驗(yàn)及效果評(píng)估

作為地下隱蔽工程，灌漿工程在施工過程中必須遵循施工規(guī)定進(jìn)行有效施工，為確保注漿工程的整體質(zhì)量，灌漿高等級(jí)公路軟弱地基后，必須使其路基承載力在200kpa以上，最大沉陷必須在30era以下。利用靜載試驗(yàn)、鉆孔取芯標(biāo)貫試驗(yàn)、深槽開挖檢查及彎沉試驗(yàn)，對(duì)填充灌漿施工范圍內(nèi)雜填土層空隙的有效性進(jìn)行驗(yàn)證，充分壓密及填充粉、細(xì)沙層，提高路基承載力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)沉陷控制的目的。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著改革開放程度的不斷加深，我國公路工程建設(shè)規(guī)模也越來越大，進(jìn)而增加了公路工程施工的難度。作為公路工程施工的重要組成部分，路基沉陷施工過程中必須重視其處理方式的選擇，壓力灌漿技術(shù)在路基沉陷施工的中的大量應(yīng)用，可以最大限度地提升軟土路基施工的質(zhì)量，還能實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。

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