注漿加固處理技術在高速公路路基施工中的應用

鄭文強

（石家莊市公路橋梁建設集團有限公司，石家莊 050000）

1 引言

高速公路路基在施工過程中容易受到外界氣候、天氣、地質等不良因素的影響，長時間運營容易出現路基沉陷、路基結構強度和穩定性降低，并伴隨著不均勻沉降變形的產生，進而產生公路病害，因此，需結合路基沉陷問題采取必要措施進行處治[1]。現階段注漿加固技術在公路路基沉陷處治應用中較為廣泛，其路基加固效果顯著，施工簡單且成本較低，可推廣使用。本文圍繞注漿加固處理技術在高速公路路基施工中的應用進行研究，并在具體工程中應用。

2 路基沉陷類型及產生原因分析

2.1 瞬時沉陷

當公路路基受到重力作用時，會產生瞬時沉降，該現象是由于路基內部飽和的軟土中孔隙水未及時排出[2]。瞬時沉降時路基土體僅為形變，未發生體變，所以，又稱為剪切變形。當路基土層內部的飽和軟黏土存在比重較大的荷載時，產生的初始沉降在總沉降量中占比較大，瞬時沉降產生的時間較短，但帶來的整體影響較大。

2.2 固結沉陷

在高速公路路基沉陷病害中，固結沉陷是最常見的沉陷類型之一[3]，其產生的主要原因是路基土體內部孔隙水壓不斷降低，導致土體的壓縮性變大，進而導致滲透性固結沉降。

2.3 次固結沉陷

公路路基土體的超靜孔隙壓力降低時，會引發路基的主固結沉陷。隨著孔隙壓力的不斷變小，直至消失，這個過程中路基內部產生的沉降即為次固結沉降，此時土體顆粒與水膜產生反應，發生松動現象，特別是當土體內存在腐殖質等有機物時，該現象尤為突出[4]。該類型沉陷產生率較低，但是需予以重視和預防。

3 注漿加固技術工程特性

選用注漿加固技術處理高速公路路基的沉陷問題，效果突出且應用廣泛。注漿加固技術的主要工作原理是：將原本病害路基通過注漿再加固的方式形成復合式路基結構，提高路基的結構強度和承載能力，避免路基再次產生壓縮變形。其工作步驟為：首先對路基進行鉆孔處理，再將注漿液均勻灌注至孔隙中，施工過程中，路基土體內部空氣和水分被不斷擠出，可以降低路基土體孔隙比，提高土體密實度。

注漿加固技術能有效填充路基土體的孔隙，避免沉陷問題進一步發展；涉及的材料和設備簡單，成本較低；可實現快速治理，施工周期短；具備一定的環保性。現階段，在高速公路路基沉陷注漿加固應用中，常采用滲入性注漿、壓密注漿以及劈裂注漿3 種方式，詳述如下。

3.1 劈裂加固技術

劈裂加固技術是當注漿液的壓力超過土體的抗拉強度承受范圍時，土體產生剪切破壞作用，增大漿液的擴散距離，最終與土體形成完整的骨架結構。因此，劈裂加固技術應用時對注漿壓力要求較高，一般控制在約0.2 MPa，避免因壓力過大導致路基結構破壞。

3.2 滲透加固技術

不同于劈裂加固技術，滲透加固技術采用的注漿壓力較小，注漿液滲透過程中會擠出路基土中的空氣和水分，同時與土體顆粒產生化學反應，提高土體的膠結能力，進而提高路基的結構強度以及抗滲能力。但是，滲透加固技術應用中對土體滲透性及密實度要求較高。

3.3 壓密加固技術

壓密加固技術對注漿液的濃度要求較高，注漿液灌至路基土體內會自下而上形成樁式柱體，提高土體的密實度和結構強度，效果良好。

4 工程概況

某高速公路建設項目全線長共計121.913 km，車道為雙向6 車道，設計行車速度為100 km/h，路基整體寬度為27.5 m，瀝青混凝土路面，其中，上面層為SMA-30 改性瀝青混凝土，中面層為AC-20 改性瀝青混凝土，下面層為ATB-13 瀝青穩定碎石。該高速公路為山區公路，全線橋隧比為51.9%，路基工程主要分布于第二、第五、第六、第七、第八土建分部，其中，第五土建分部段路基地質復雜，巖性多為千枚巖和石灰巖，且縱坡較大，經地質勘測得出，K40+032～K40+348 段路基存在較為嚴重的病害問題，集中在路基的填挖交界處，突出表現為沉陷問題，最高沉降量達到20.8 cm，已嚴重影響了路基的整體穩定性和結構強度。為避免路基進一步發生沉陷，現建設單位經與設計單位討論后決定采用注漿加固技術進行路基加固處理。

5 路基注漿加固技術要點分析

5.1 注漿鉆孔設計

本項目注漿原材料選定為42.5 普通硅酸鹽水泥，粉煤灰用作注漿材料外加劑，其主要技術指標分別見表1、表2。注漿加固長、寬、深分別為19 m、7.5 m、9.2 m，各孔間距為2 m，呈正三角形布局。

表1 水泥物理性能試驗檢測結果

表2 粉煤灰物理性能試驗檢測結果

5.2 注漿加固準備

正式的注漿加固施工之前，對施工機械設備和原材料進行提前準備，具體見表3，調試好機械設備的同時對各項施工原材料進行性能檢測，準備就緒后方可投入施工使用。

表3 注漿加固施工準備

5.3 注漿液調制

嚴格按照配比來制備注漿液。將水泥灰和水分別倒至攪拌設備中，進行連續充分攪拌，時間不得少于3 min，對攪拌質量進行實時監控，直至無明顯沉淀產生時即可停止攪拌。制得的注漿液放入指定容器內存放。

5.4 注漿

按照設定的壓力值進行注漿機調試，按照之前設定好的注漿長度、寬度以及深度，開啟注漿施工，中途可結合天氣、溫度等條件對注漿壓力進行適當調整，整體注漿壓力需控制在0.5～0.7 MPa。

5.5 終孔標準及封孔

在標準壓力作用下鉆孔注漿速度小于1 L/min 時，需持續穩壓3 min 左右，直至壓力穩定不變時說明注漿工作已結束，此時需及時拔出注漿套管，選用細砂混凝土封孔，進行下個孔位的注漿施工。

6 路基注漿加固質量檢測

6.1 平整度檢測

路基通過注漿加固處治后，需要檢測路基的整體平整度情況，檢測結果見表4。根據檢測結果可得出，注漿加固6 個月后平整度檢測數據趨于穩定，滿足規范要求。

表4 平整度檢測結果

6.2 彎沉檢測

對檢測區域的面層、墊層、基層的彎沉進行檢測，其檢測結果見表5。檢測結果表明，處治施工完畢后墊層、基層和面層處彎沉值均低于設計要求，表明采用注漿加固技術能預防后期路基沉降變形的產生。

表5 公路結構層彎沉檢測結果

6.3 注漿質量檢測

選用鉆芯取樣、標準貫入法、沉降觀察等方法檢測注漿質量，對比注漿前后路基土體的承載能力和密實度，其標準貫入試驗結果見表6。根據表6 數據可得，路基土體的密實度得到提升，且提高路基的承載能力，注漿加固效果合格，28 d 后檢測到無沉降發生，達到加固路基的目的。

表6 標準貫入試驗結果

7 結語

本文就注漿加固處理技術在高速公路路基施工中的應用進行研究，結合具體公路路基工程，圍繞路基沉陷類型及產生的主要原因、 注漿加固技術工程特性以及注漿加固施工技術要點進行展開，并對其施工質量進行檢測。研究結果表明，針對路基沉陷問題，采用注漿加固技術可有效提高其結構強度和穩定性，增強公路路基的承載能力，抵御不均勻沉降變形，進而延長公路使用壽命。