深層化學(xué)灌漿法在路面下沉處治中的應(yīng)用

摘要：公路橋涵過渡段填挖交界處，一直是路基填筑質(zhì)量的薄弱環(huán)節(jié)，施工過程中控制不好，通車后往往會出現(xiàn)路面下沉，導(dǎo)致“跳車”現(xiàn)象。以河惠莞高速公路路面下沉注漿調(diào)平處治為例，介紹了深層化學(xué)灌漿（以下簡“DCG”工法）的技術(shù)特點、作用機(jī)理以及處治過程，分析該方法在處治路面下沉病害中的特性及使用效果。

關(guān)鍵詞：深層化學(xué)灌漿；路面下沉；注漿調(diào)平

1 " DCG法技術(shù)特點與處治原理

DCG工法指深層化學(xué)灌漿法，是一種治理公路路面下沉高效可靠的方法。它在保持原路面結(jié)構(gòu)不被擾動的前提下，經(jīng)過化學(xué)注漿處理加固土體、改善性能，抬升下沉的路面凹坑，從根本上消除病害。主要體現(xiàn)在加固下沉路基的軟弱土體，提高承載力，調(diào)平凹陷路面，消除跳車。

專用漿液材料1h強(qiáng)度可達(dá)0.5MPa，1d強(qiáng)度可達(dá)4MPa以上，具有綠色環(huán)保，施工快捷、質(zhì)量可靠、成本低的特點[1]。漿液主要采用水玻璃和混合水泥漿液。水玻璃作用為凝結(jié)封堵空隙。在混合水泥漿液中加入減水劑，以保證流動性，加入CL早強(qiáng)灌漿料，以起到提前凝結(jié)的作用，凝固時間在幾秒到幾分鐘。通過灌進(jìn)漿材的劈裂、擠壓作用提高土體密實度，形成獨特立體網(wǎng)狀漿脈，極大地提高地基承載力[2]。

漿液封堵土體密實后，在原有路基下沉的軟弱點形成整體封層。化學(xué)漿液通過雙液注漿系統(tǒng)加壓均勻流入土體后，封堵軟弱的土層空隙，滲透、排擠土體空隙中的水分、空氣，對土體進(jìn)行擠密壓漿加固，使?jié){液快速凝固。繼續(xù)注漿壓力不斷變大，對前面凝固的土體進(jìn)行劈裂擠壓，充填、擠密土體，從而使整個土體得到進(jìn)一步加固。分次注漿循環(huán)重復(fù)上述過程，使不密實的土體得到徹底加固。產(chǎn)生壓力使下沉路面抬升，達(dá)到調(diào)平目的，從而徹底解決填方路基土體軟弱造成的沉陷病害，達(dá)到標(biāo)本兼治的效果[3]。

2 " 工程概況

2.1 " 工程基本情況

河惠莞高速龍川至資金段（S6廣龍高速龍紫段），北接江西省的寧都至定南高速公路，南連河惠莞高速公路的紫金至東莞段。線路起點位于廣東龍川縣上坪鎮(zhèn)與江西省交界處，終點位于河源市紫金縣，公路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)雙向4車道，時速100km/h。其中，A1、A2合同段位于廣東省河源市龍川縣境內(nèi)，沿線地勢起伏較大，以山嶺，丘間谷地為主，高填深挖路段交錯頻繁，橋涵結(jié)構(gòu)物設(shè)計眾多。

項目于2020年1月1日正式通車運(yùn)營。通車后，經(jīng)排查共發(fā)現(xiàn)18處路面下沉，路面下沉深度1.6～5cm，下沉位置寬度11m左右，長度20～60m，基本都出現(xiàn)在橋涵過渡段或填挖交界位置，行車“跳車”現(xiàn)象明顯。

2.2 " 路面下沉原因分析

橋頭位置路面凹陷，多位于橋臺背墻至搭板段落，臺背填筑質(zhì)量控制不到位，施工時填筑速度較快，加上后期雨水影響，導(dǎo)致不均勻沉降。另外根據(jù)現(xiàn)場路面頂標(biāo)高與新澤西護(hù)欄相對高差來看，存在橋頭順坡處理不佳的情況。綜上分析，臺背不均勻沉降是引起路面下沉的主要原因，橋頭注漿質(zhì)量、路面施工過程中橋頭順坡調(diào)整不佳是次要原因。

填挖交界處路面凹陷，多位于填挖交界線位置。該處為薄弱位置，臺階處理不規(guī)范，路基填筑質(zhì)量控制不到位是引起下沉的主要因素。另外，路面設(shè)計中該處均有橫向排水管，對反挖、鋪設(shè)、回填施工過程質(zhì)量也有一定影響。

丘陵谷壑位置下沉，多出現(xiàn)在溝壑寬度范圍，溝壑縱向中心線位置下沉相對嚴(yán)重，原因多為路基原地面及軟基換填處理不到位，以及施工過程中臺階銜接位置處理不當(dāng)和壓實質(zhì)量不合格。

2.3 " 處治方法

傳統(tǒng)的銑刨、注漿、重新攤鋪方法，工期長、成本高，經(jīng)過對比分析，最后選擇了近年來公路路面下沉處理中最有效的DCG工法，化學(xué)注漿調(diào)平路面，在保持原路面結(jié)構(gòu)不被擾動的情況下，通過化學(xué)注漿加固土體，調(diào)平下沉路面。施工流程如圖1示。

3 " 施工操作要點

3.1 " 交通管制

施工前需封閉處治區(qū)的交通，由河惠莞管理中心統(tǒng)一協(xié)調(diào)路政單位管制交通。施工單位做好注漿作業(yè)區(qū)的安全防護(hù)、警示措施。合理組織工點施工順序，盡可能減少交通阻斷，降低安全隱患。

3.2 " 孔位布設(shè)

布孔根據(jù)路基的強(qiáng)度要求， 結(jié)合固結(jié)灌漿的特點、路基形態(tài)等因素考慮[4]，每個工點根據(jù)實際處理的寬度、長度合理的布置孔位。布點前做好技術(shù)交底，孔距按3m布置，布置3～5排縱向注漿孔，排距控制在2～3m，梅花型布置。

3.3 " 鉆孔

注漿孔位均垂直于路面，路面結(jié)構(gòu)層采用φ70mm取芯機(jī)成孔，下層路基土體成孔方式為干孔打管或旋轉(zhuǎn)式鉆機(jī)干鉆，禁止加水。鉆孔出來的鉆渣統(tǒng)一收集，外運(yùn)至指定的棄土場，盡可能減少現(xiàn)場污染。與此同時， 深度鉆孔方法的選擇需要根據(jù)公路路基的高度以及填料的情況來決定[5]。

3.4 " 測量記錄

根據(jù)路面處理寬度縱向布置2～4條基準(zhǔn)線，測量并記錄各個位置的下沉量并現(xiàn)場標(biāo)示，作為后續(xù)灌漿順序的依據(jù)，下沉量大的優(yōu)先灌注。基準(zhǔn)線是控制路面抬升的依據(jù)，在灌漿過程中， 為了促使加固路面與整體路面實現(xiàn)平順， 需要及時做好路面平整度的測量， 有效記錄灌漿空洞深度， 避免灌漿操作中路面出現(xiàn)隆起問題[6]。

3.5 " 注漿管安放

考慮到注漿壓力的影響，注漿管長度控制在30m內(nèi)，注漿管采用φ42規(guī)格，存放在合理的區(qū)域備用。注漿孔成孔驗收合格后，開始安放注漿管，灌漿管底部伸到孔底。上部安裝止?jié){塞，防止?jié){液污染路面及結(jié)構(gòu)層。

3.6 " 制漿

漿液使用的材料主要是水、水泥、水玻璃、CL早強(qiáng)灌漿料。水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，選擇的水玻璃模數(shù)、密度（或波美度）必須符合相關(guān)規(guī)定要求。根據(jù)試灌結(jié)果和過程中路面抬升情況，適當(dāng)加大化學(xué)漿比例，具體根據(jù)施工現(xiàn)場情況調(diào)整。根據(jù)用量合理配置漿液，配置好的漿液材料要及時用掉，不得長時間放置。

3.7 " 注漿加固、調(diào)平路面

考對下沉量小于10mm的輕微病害，通過普通注漿加固即可，不需要抬升調(diào)平。此時注漿從底部往上一邊注漿一邊提管，直到注漿工作完成。對于下沉量大于10mm的，注漿加固的同時控制路面抬升，前期大致調(diào)平。后期要時刻測量抬升量精確調(diào)平，單孔多分幾次注漿，以防路面抬升超標(biāo)。注漿過程中，注意綜合考慮路面車轍、填補(bǔ)及其他因素，合理控制抬升量，注漿壓力控制在1.5MPa以內(nèi)，避免過度抬升造成路面結(jié)構(gòu)的破壞[7]。

灌漿順序從下沉量大的孔開始，按照提前量測記錄的孔位下沉量，編排好順序。原則是先路肩后行車道，采用跳孔間隔注漿，且先外圍后中間的注漿順序[8]。

灌漿時注意控制灌漿壓力，壓力太小會造成擴(kuò)散范圍小、滲透不徹底，壓力太大會損壞原路基結(jié)構(gòu)，漿液可能從路基薄弱部位流出去，達(dá)不到灌漿效果。施工時根據(jù)各部位不同的沉降量來設(shè)定抬升比例，及時調(diào)整孔位灌漿[9]。

注漿施工時，宜采用自動流量和壓力記錄儀，并應(yīng)及時數(shù)據(jù)整理分析，緩慢注漿。時刻觀察路面抬升情況并做好標(biāo)示，每孔分多次灌注，單孔抬升不超過5cm，動態(tài)控制灌注速度、凝固時間、路面抬升高度、注漿管提升速度等指標(biāo)。

3.8 " 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

單孔灌漿時間以灌漿壓力達(dá)到1.5MPa并持續(xù)穩(wěn)定，進(jìn)漿速率小于5L/min，灌漿處理范圍路面下沉量小于5mm，單孔抬升量小于5cm及路面平整度等因素綜合判定[10]。分多次灌漿，防止單次抬升量過大，造成路面隆起。

3.9 " 孔洞修補(bǔ)

灌漿調(diào)平達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后，確定是否存在需要補(bǔ)注的孔洞，全部結(jié)束后有序撤出注漿設(shè)備、材料。對頂面裸露的空洞采用瀝青修補(bǔ)料修補(bǔ)，保證長期不脫落，不掉色。

3.10 " 恢復(fù)交通與沉降檢測

全部灌漿工作結(jié)束后，清理所有材料、機(jī)具、現(xiàn)場雜物，用灑水車將路面沖洗干凈，上報建設(shè)單位管理中心和路政單位，組織開放路面，恢復(fù)通車。施工完6個月內(nèi)持續(xù)觀測記錄，看路面是否再次出現(xiàn)下沉。

4 " 質(zhì)量控制要點

4.1 " 注漿順序

注漿順序至關(guān)重要，直接影響到結(jié)果質(zhì)量，應(yīng)采用先路肩后行車道，先外圈后中間、路面凹陷量最大處優(yōu)先注漿的原則，嚴(yán)格分批分次按順序進(jìn)行注漿，采用兩側(cè)對稱、先外后內(nèi)，為防止相鄰兩孔串漿，采用隔孔注漿[11]。

4.2 " 注漿過程參數(shù)控制

注漿作業(yè)過程安排技術(shù)主管1名，專門負(fù)責(zé)記錄各項參數(shù)和過程質(zhì)量控制，漿液配比、漿液濃度、灌漿壓力、灌漿速度、路面抬升量、平順度等參數(shù)控制，要結(jié)合現(xiàn)場實際情況進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。操作人員觀察要到位，保證精確抬升，處理到位，嚴(yán)格防范過度注漿抬升造成路面二次病害。在注漿過程中， 加強(qiáng)對地面的觀察， 如發(fā)現(xiàn)地面跑漿過多或地表發(fā)生鼓起現(xiàn)象， 有變化時即停止增加壓力[12]。

4.3 " 確保設(shè)備正常

注漿攪拌機(jī)、壓力泵等設(shè)備應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)良好，保證注漿過程的連續(xù)。注漿用的流量表、壓力表使用前應(yīng)送有資質(zhì)的第三方進(jìn)行標(biāo)定，保證使用過程中讀書準(zhǔn)確，應(yīng)留有備用的儀表，發(fā)現(xiàn)損壞或異常應(yīng)及時更換。

5 " 異常問題處治措施

5.1 " 跑漿現(xiàn)象

注漿壓力過大可能導(dǎo)致漿液從路基邊坡流竄出來。此時可用棉絮或速凝水泥封堵冒漿部位，若封堵不起作用，要減小注漿壓力、灌漿速度。化學(xué)漿液材料具有凝固快的特性，分多次緩慢注漿后，路肩側(cè)土體即可形成一個封閉帷幕層，阻止后續(xù)中間孔灌漿的跑漿。

5.2 " 串孔冒漿

應(yīng)控制相鄰孔位注漿的間隔時間，防止出現(xiàn)串孔。注漿時若漿液從鄰近孔位冒出來，可根據(jù)現(xiàn)場具體情況，采取封堵串漿孔、加大漿液濃度、減小灌漿壓力、降低灌漿速度、暫停本孔位注漿等措施處置，條件允許的情況下也可采用串漿孔和注漿孔同時灌注。

6 " 安全、環(huán)保措施

6.1 " 安全措施

注漿施工過程要封閉作業(yè)區(qū)交通，條件允許時預(yù)留一條車道供通行，條件困難必須改道對向車道，現(xiàn)場做好安全維護(hù)，警示標(biāo)志，夜間反光標(biāo)志。施工過程必須安排專職安全員全程旁站，杜絕一切非作業(yè)車輛進(jìn)入施工區(qū)域。此外，壓漿作業(yè)高壓送漿屬危險作業(yè)，操作工人必須經(jīng)過安全培訓(xùn)，嚴(yán)禁誤操作導(dǎo)致爆管，漿液亂流。

6.2 " 文明環(huán)保措施

鑒于高速公路已經(jīng)通車運(yùn)營，路側(cè)綠化、防護(hù)設(shè)施均已完善，為此嚴(yán)禁壓漿作業(yè)污染隔離帶、防護(hù)墻、邊坡植被等。材料要規(guī)范堆放，尤其控制漿液到處亂流現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)漏漿、外流隨時清理干凈。鉆孔出來的渣土、雜物等集中清理到運(yùn)輸車斗里，及時清運(yùn)出高速公路范圍。

7 " 應(yīng)用效果

采用深層化學(xué)注漿調(diào)平，共計完成了該項目18處路面下沉病害，共組織2套設(shè)備、人員，時間歷時2個月。經(jīng)過注漿調(diào)平處治后，路面恢復(fù)了平順，消除了“跳車”現(xiàn)象，后期經(jīng)過幾個月的觀測，結(jié)果顯示路基本體已加固穩(wěn)定，路面未再次出現(xiàn)下沉，從根本上消除了病害。

DCG工法在河惠莞高速路面下沉處理中的應(yīng)用，進(jìn)一步突顯了該工法在處治公路下沉病害中的高效性、優(yōu)越性，具體優(yōu)勢見表1。

8 " 結(jié)束語

DCG法采用化學(xué)注漿，施工控制簡潔，取材方便，不受環(huán)境限制。標(biāo)本兼治，平穩(wěn)抬升，減少了對路面的破壞，施工效果顯著，持久耐用。施工快捷，工后2h可開放交通，減小施工對現(xiàn)場交通的影響。工期短，使用壽命長，綠色環(huán)保，費用比傳統(tǒng)方法低，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。

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