一級公路路基沉降后的注漿加固施工技術研究

0 引言

一級公路作為連接城市與城市、城市與鄉村的重要交通干線，其建設質量和運營安全直接關系到國家經濟發展和人民生活的便捷性。然而，在實際施工過程中，路基沉降問題一直是影響公路質量和使用壽命的關鍵因素之一。路基沉降不僅會導致路面不平整，影響行車安全，還會加速公路結構的破壞，增加維修成本。因此，對一級公路路基沉降進行注漿加固施工技術的研究，具有重要的現實意義和工程應用價值[1]。

路基沉降的原因多種多樣，主要包括地質條件、水文氣候、施工材料、施工工藝等多個方面。在地質條件方面，軟土地基是常見的沉降原因。軟土地基天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低，這些特性使得軟土地基在荷載作用下容易發生沉降[2]。特別是在含有碳酸鹽的區域，路基的性能十分不穩定，容易出現坑洼和松散現象，進一步加劇了沉降問題。

針對一級公路路基沉降問題，國內外學者和工程師進行了大量的研究和探索，提出多種加固技術和方法。其中，注漿加固技術因其施工簡便、效果顯著而被廣泛應用。注漿加固技術是通過將水泥或其他漿液注入地基土體中，利用漿液的凝固作用提高土體的密實度和承載能力，從而達到控制沉降的目的。盡管注漿加固技術在處理一級公路路基沉降方面取得了顯著成效，但仍存在一些不足，為此本文對一級公路路基沉降注漿加固施工技術進行研究。

1工程概況

某一級公路路基加固工程路段位于河北省滄州市，屬于滄州市支線高速公路的一部分，該路段長度為3500m ，路基寬度為 22m ，路肩寬度為 2.2m ，設有六車道，年平均晝夜交通量為36500輛，設計速度為 100km/h 行車限速為 60km/h ，使用年限為20年。

經地質勘察發現，該路段路基沉降問題嚴重，沉降深度平均為 7.62cm ，嚴重區域的沉降深度已經達到15.62cm ，因此該路段主要施工內容為路基沉降加固處理，并采用注漿加固施工技術解決其公路路基沉降病害。

2路基注漿加固關鍵施工技術

2.1 水泥漿液配制

在進行該路段路基沉降加固施工之前，對施工中所需的水泥漿進行配制。水泥漿原料為水泥和水，為了保證路基加固效果，水泥采用流動性、穩定性和固化強度良好的普通硅酸鹽水泥。綜合考慮該路段土體的滲透系數、注漿壓力以及注漿時間等因素，將水泥漿水灰比設計為0.55：1～0.65：1，水泥漿的強度不得低于 12.5MPa 。按照以上設計的水泥比和水泥漿強度，將準備好的材料投放到攪拌機中進行拌制，用于后續路基注漿加固施工。

2.2清理場地和布設注漿孔

2.2.1 清理場地

在進行注漿加固施工前，對該路段施工區域進行全面的清掃與整理工作，徹底清除場地內的雜物、垃圾以及任何可能構成障礙的物體，確保施工區域的整潔與安全，為后續的施工操作，如鉆孔、布管、注漿等，創造一個良好的作業環境。

2.2.2設定注漿孔參數

根據事先制定的設計方案以及施工地點的地質條件，確定注漿孔的各項參數，包括但不限于注漿孔深度、孔距、孔徑以及注漿孔角度[3]。這些參數的設定將直接影響注漿加固的范圍和效果，因此需結合該工程實際情況設計注漿孔參數。設定的注漿孔參數如表1所示。

表1注漿孔參數

2.2.3 布設注漿孔

將注槳孔布設在路基的軟弱層或不均勻層上。采用梅花形狀布設注漿孔，即以一個注漿孔為中心，在該注槳孔的左上方、上方、右上方、左下方和右下方分別布設一個注漿孔[4]。為了確保注漿孔位置準確無誤，在該路段施工區域進行詳細的定位與標記工作，為后續的注漿作業提供明確的指引。

2.3 路基鉆孔

2.3.1 鉆孔方法

按照標注的位置進行鉆孔作業。為了確保注漿材料能夠順利注入土體，將孔徑確定為 220mm ，以確保注漿孔具有足夠的直徑來容納注漿材料。遵循跳孔施鉆的原則，即先鉆一部分孔，注漿后再鉆另一部分孔，以避免出現嚴重的串漿現象。

如果先鉆完所有孔再集中注漿，可能會導致注漿材料在土體中的擴散不均勻，從而影響注漿加固的效果。嚴格按照施工規范進行操作，以確保注漿加固的質量和效果。

2.3.2鉆孔過程控制

在鉆孔過程中，當鉆頭進入基巖層達到75cm深度時，立即下入直徑略小于孔徑的套管。這一步驟的目的是為了固定鉆孔，防止注漿過程中注漿材料外泄。如果基巖中不存在軟弱層，利用水泥砂漿對鉆孔進行封口處理，以確保注漿孔在注漿過程中能夠保持穩定。

鉆孔過程應密切觀察地層及其變化情況，同時做好鉆孔過程的詳細記錄，以便后續分析和評估注漿加固的效果。當鉆進到設計要求的深度后，繼續將套管向下延伸約 80cm ，以確保套管與土層之間達到緊密結合的狀態，從而進一步提高注漿孔的穩定性[5]。

2.4注漿參數設計

2.4.1 注漿壓力

在完成鉆孔后，注入事先拌制好的水泥漿液。要嚴格按照設計參數進行注漿作業，包括注漿壓力、注漿量以及注漿管與土體之間的粘結力。其中注漿壓力根據注漿材料的重度、土體的承載力確定，其計算公式如下：

H=yh+ε

式中： H 表示注漿壓力； y 表示水泥漿液的重度；h表示注漿深度； ε 表示土體承載力。

2.4.2 注漿量

注漿量則根據鉆孔深度和注漿管半徑確定，其計算公式如下：

G=πr²h

式中： G 表示路基單個鉆孔中水泥漿注漿量； r 表示鉆孔半徑。

2.4.3注漿管與土體黏結力

注漿管與土體之間的黏結力也是注漿過程中需要考慮的重要因素[6]。為了確保注漿管在注漿過程中能夠保持穩定、不發生位移或脫落，注漿管與土體之間的黏結力必須得到足夠保證，其黏結力計算公式如下：

F=kπr

式中： F 表示注漿管與土體之間的黏結力； k 表示黏結系數。通過以上對注漿參數設計，為后續路基沉降注漿作業提供依據。

2.5準備注漿設備

2.5.1清孔與安裝注漿管

為了確保注漿作業的高效與精準，對每根注漿管（含止漿裝置）進行妥善安裝。在鉆孔作業圓滿結束后，立即著手進行清孔處理，仔細檢查注漿管內是否存在任何異物，只有在確認管內潔凈無虞后，方可著手安裝注漿管。在本工程中，特別選用直徑為25mm的鍍鋅管作為注漿管。而在下管之前，在管口位置增設孔口蓋，阻擋雜物掉入孔內，防止發生堵塞情況。除此之外，在孔口部位安裝止漿裝置，以確保注漿過程不受外界干擾。

2.5.2注漿系統試運轉檢查

在注漿作業正式開始之前，對注漿系統進行全面的試運轉檢查。具體而言，首先妥善連接現場水電設施，然后采用比注漿壓力高出1.5～2.0倍的壓力實施注水試驗[7]，驗證管路系統是否具備良好的耐壓性能，是否存在漏水現象，管路連接是否牢固可靠，以及機械設備的運轉狀態是否穩定正常。同時，對所用機械設備進行充分預熱，以確保其能夠在注漿作業中發揮最佳性能。通常情況下，試運轉的持續時間應 ?20min 。

2.6注漿方法和作業要點

2.6.1 注漿方法

采用壓力滲透注槳方法進行注漿作業。通過施加壓力，促使水泥漿液通過注漿孔向外有效擴散，并使其沿著地層中存在的微小孔隙逐步滲透。在壓力注漿過程中，通過精確控制注漿壓力和注漿速率，讓水泥漿液逐步填充地層的孔隙，并均勻地滲透到地層的每一個角落。

隨著水泥漿液不斷擴散和滲透，水泥漿液會與地層中的顆粒緊密結合，逐漸形成均勻且致密的水泥漿液與地層土的結合體。該結合體不僅能夠有效提升地層的強度和穩定性，還能顯著改善地層的承載能力和抗滲性能。路基沉降注漿加固示意如圖1所示。

注漿作業從坡腳處開始注漿，并逐步向線路中心推進。同時，注意注漿的順序，即先對兩側進行注漿，然后再對中間區域進行注漿，以確保注漿效果達到預期。如果在注漿過程中出現大量冒漿現象，應立即暫停注漿作業，并對孔口進行嚴密的封堵處理，待封堵完成后方可繼續注漿。

2.6.2作業要點

在注漿過程中，需要注意降低注漿壓力或增加水泥漿液的濃度，以避免發生注漿失控的情況。當注漿壓力達到設計規定壓力后，水泥漿液的流量應控制在35L/min以內。若注漿孔的直徑較大，對于普通基巖段的注漿壓力應不低于 0.1MPa ；而對于巖土交界面等復雜地質段，其注漿壓力應不低于 0.3MPa 。在注漿過程中，將注漿泵的實際流量控制在35～90L/min的范圍內，以確保注漿作業的高效與穩定。在注漿結束后，迅速且果斷地將注漿管從孔洞中抽出，并對其進行封孔處理。按照以上流程再對下一個孔位注漿，以此完成一級公路路基沉降注漿加固施工。

3施工效果

3.1彎沉值及其檢測標準

按照上述路基沉降注漿加固施工技術，完成該一級公路路基注漿加固工程路段施工后，對該路段進行彎沉值檢測。彎沉值是載荷對路基／路面作用前后、路基/路面發生變形的大小，計算彎沉值表示在某路段按20m間距、用一定軸載的車輛對路基／路面作用前后，產生的殘余變形率的加權平均值。通過彎沉值檢測，可量化路基加固后的變形程度，進而判斷加固措施是否達到了既定的工程要求。根據JTGF80/1—2017《公路工程質量檢驗評定標準》及JTG/T3610—2019《公路路基施工技術規范》規定，和該注漿加固工程設計要求，其路基彎沉值的平均值不應超過10mm。將該路基彎沉值作為該工程路基沉降加固的施工質量檢驗標準。

3.2彎沉值檢測結果

采用靜載試驗方法對該路基加固工程路段中的7個小路段進行檢測，利用彎沉值檢測儀測量30d內路基彎沉值，每天檢測3次，取其平均彎沉值作為最終檢測結果，如表2所示。

表2公路路基平均彎沉值檢測結果

從表2中數據可以看出，該路基加固工程路段中的7個小路段的平均彎沉值均未超過 10mm ，符合相關規定和設計要求，證明路基沉降加固效果良好。

4結束語

本文結合實際工程案例，研究一級公路路基沉降注漿加固施工技術。通過深入分析路基沉降的原因和形成機制，探討了注漿加固技術的原理和應用方法，驗證了本文所述注漿加固技術的有效性和可靠性。研究結果表明，注漿加固技術能夠顯著提高路基的承載能力和穩定性，有效控制路基沉降，為一級公路的安全運營提供了有力保障。

展望未來，一級公路路基沉降注漿加固施工技術的研究仍然任重道遠。隨著科技的進步和工程實踐的不斷深入，需要繼續探索更加高效、環保、經濟的注漿加固技術和加固方法，不斷提高加固效果和公路使用壽命。

參考文獻

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