公路路基施工中壓力灌漿技術的應用

(中交國通公路工程技術有限公司，河南 南陽 473000)

1 壓力灌漿技術原理

壓力灌漿是指在壓力作用下，通過鉆孔將固結的漿液向土體孔隙內注入，以此改善加固體的物理力學性能。當加固體內注入漿液后，經過填充、滲透、擠密等一系列過程，將土體顆粒、巖石裂隙內的水分或空氣充分擠出，并由漿液占據其原有位置。漿體凝結硬化之后，便可將原有松散、密實度差的土體有效粘結在一起，并形成一個高強度的整體結構。

廣義上講，壓力灌漿可看著是靜壓灌漿，從壓力灌漿的加固效果分析，靜壓灌漿不僅能夠達到良好的路基加固效果，還能有效處理路基填土體防滲問題，相比高壓噴射注漿，在公路治理中壓力灌漿的適用范圍更廣。

2 工程概況

某公路工程全長12.3 km，其中K1+229.782～K1+427.647段工程地質條件相對較差，上部底層為主要受力層，主要由雜填土、淤泥或淤泥質土組成，具體情況如表1所示。基于土質情況，上部荷載難以達到路基施工規定，在通車運營后，本路段路基沉降問題明顯。為穩固路基，增強路基強度，提高路基土變形模量，滿足路基承載力需求，提出采用壓力灌漿法進行路基加固。

表1 路基土層情況

3 壓力灌漿技術要點

3.1 灌漿標準

施工前，需確定灌漿標準，根據現行規范要求，灌漿后，各類土質的承載力標準值必須滿足表2要求。

雜填土是本工程灌漿施工的主要土質，其缺點為均一性差、理論耗漿量不穩定等，若僅采用理論耗漿量進行處理，則會影響準確率。因此，可選擇耗漿量降低率進行控制，也就是隨灌漿次序的增加，而減少孔段耗漿量。

表2 強度控制標準

3.2 灌漿段選擇

根據施工要求，此次灌漿可分為2個灌漿段，雜填土范圍為第一灌漿段，淤泥或淤泥質土及粉、細砂范圍則為第二灌漿段。

3.3 漿材及配方設計

結合施工灌漿段需求，可采用2種配方的純水泥漿作為漿材，0.5為第一灌漿段水灰比，0.75為第二灌漿段水灰比。當雜填土部分存在較大孔隙時，極易出現灌漿量太多的情況，因此，水泥砂漿灌漿配比為水：水泥：細砂=0.75:1:1。

3.4 漿液擴散半徑的確定

基于雜填土均一性差，且具有較大孔隙率及滲透系數變化的特點，漿液擴散半徑僅采用理論公式計算是不全面、不合理的，因此，結合大量經驗數據，可將r值暫定為1.5 m，經灌漿試驗后，最終確定r值為1.7 m。

3.5 灌漿孔位布設

采用梅花形布設灌漿孔，若1.66 m為灌漿體厚度，那么，灌漿孔距則為2.5 m，最優排距為2.33 m。

3.6 灌漿孔孔深

根據現場勘查報告顯示，以孔底到黏性土層為準，孔深范圍為3.5～6.0 m。

4 壓力灌漿施工流程

4.1 鉆孔布設

鉆孔按梅花形布設，保證土體經加固后可形成一個整體。根據工程實際情況，合理控制灌漿孔距和最優排距，并在原設定基礎上，結合施工現狀適當進行調整。

4.2 注漿管埋設

采用直徑20 mm膠管作為注漿管，確保能夠承受高壓。在膠管下部按照0.5 m等間距鉆取小孔，隨后通過透明膠帶將膠管下部開口、孔口位置密封，防止對灌漿造成不利影響。待注漿管下放至孔底位置后，需外露一定長度，為0.5 m左右，并和輸漿管連接。

4.3 水泥漿灌注

按照上述要求，采用不同水灰比進行水泥漿制備，可將適量速凝劑摻加到水泥漿內，起到快速早強的作用。待制備完水泥漿后，可通過高壓灌漿泵進行灌漿施工。要求嚴格按照“外—內”的順序間隔灌漿，灌漿前期，多以填充、滲透方式為準，同時要做好灌漿壓力控制。隨后以擠密、壓密方式為準，并適當增加灌漿壓力。在高壓持續作用下，土體孔隙將逐漸被漿液填滿，并將松散的土層壓密，從而起到加固路基的效果。

5 壓力灌漿效果檢驗與評價

5.1 灌漿資料分析

該工程共完成1 209個灌漿孔，合計5 579.72 m，水泥共灌入1 855.4 t，1.535 t為每孔平均灌入水泥量，水泥灌入量為0.333 t/m2，相比第二序孔，第一序孔單位耗漿量較大，同時出現地面上抬情況。經總灌入量、單位灌入量數據分析發現，受灌段土體空隙有所下降，表明施工段地層具有可灌入性。

5.2 靜荷載試驗

工后15 d，在施工段范圍內進行測點選定進行靜荷載試驗分析。選擇5個具有代表性的地點，其中灌漿點處有2點，相鄰灌漿點位中間有2點，相鄰對角灌漿點中間有1點。待雜填土頂面單點加載至130～140 kN時，便可達到規范規定，暫停加載。此時，9.31～11.72 mm為最大沉降量范圍，平均可達到10.30 mm。說明此點地基土并沒有達到極限破壞狀態，由此可得施工段復合路基承載力標準值在130 MPa以上，也進一步證明雜填土承載力標準值在130 kPa以上。

5.3 鉆孔取芯標貫試驗和深槽開挖檢查

同樣，工后15 d在施工段內進行鉆孔取芯，共選擇12個具有代表性的點位，其中鉆孔和灌漿點相距0.5 m處選擇6個，鉆孔和灌漿點相距1 m處6個。通過鉆孔取芯可見，雜填土內具有大量水泥結石，結石和土體緊密膠結，淤泥及淤泥質土體內同樣存在水泥結石情況，且多呈團塊狀。粉、細砂內也存有此現象。通過試驗可見，各土質體密度均有所增加，狀態也從原有的松散狀向密實狀轉變。通過標貫試驗可知，雜填土密實性較好，11.2擊為平均擊數。粉、細砂的平均擊數也大幅增加，為11擊。經相關規定表明，承載力標準值已從原有的100 kPa增加了48%，為148 kPa。通過探槽開挖剖面可知，片狀、條帶狀為雜填土內水泥結石的主要形式，特別是雜填土頂面和石屑墊層底部、石屑墊層頂面和水穩層底面等部位，均存有1～5 cm厚的普通填充條帶狀水泥漿石，可形成路基硬殼表層。

5.4 彎沉試驗

在水穩層施工7 d后，在施工段內選擇點位進行彎沉試驗，共30個，經試驗結果表明，0.6～0.80 mm為彎沉值范圍，平均值為0.41 mm，相比設計值的0.9 mm，均在該值以下，說明完全可達到設計要求。

綜上所述，公路路基經壓力灌漿施工后，可有效填充其施工范圍內的雜填土層孔隙，此外，其他土質層，如淤泥或淤泥質土及粉、細砂層均能得到填充、擠密。從原有松散的土質結構轉變為密實性良好的土體。上述3種不同土體在壓力灌漿作用下，可得到有效加固，且大幅提升承載力，最終起到控制路基沉降的效果。

6 結語

隨著重載交通量的迅速增長，道路通行能力和服務能力大幅下降，路面出現了不同程度的早期病害，甚至損壞路基。因此，開展安全、高效、經濟的路基病害處治方法研究，已成為當前公路建設管理養護的重中之重，也是亟待解決的難題。壓力灌漿的應用，不僅能夠加固路基，還能有效解決路基土體防滲問題，相比其他施工技術，技術操作難度小，因此，在公路路基治理中得到了廣泛應用。