楊 茜

(汕頭公路橋梁工程總公司,廣東汕頭 515000)

1 基本情況

省道120線東莞段是東莞市重要干線公路之一,本次大修工程是從中堂鎮(zhèn)至麻涌鎮(zhèn)東江大橋,與廣州市高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)相連,擔(dān)負(fù)東莞市西部幾個(gè)鎮(zhèn)的交通,車流量大,原道路隨著交通量和重載交通的增加以及道路使用年限的增加而不斷形成橫縫、縱縫、網(wǎng)裂、車轍、積漿、沉陷等病害,嚴(yán)重影響了道路的使用性能。為防止病害進(jìn)一步發(fā)展,保證公路通行安全,必須對(duì)該路段進(jìn)行大修。本次大修全長(zhǎng)15.37 km。

2 病害成因分析

路基鉆孔勘探表明:本段位于珠江口沖積平原地帶,軟土地基為主,軟土層厚,主要為素填土及第四系沉積覆蓋層,其中第四系主要是粉質(zhì)粘土及淤泥層,淤泥層厚度大于8m。鉆探具體結(jié)果為:0～1.50m為填土層,1.5～8.5m為淤泥層,8.5～10.5m為粉質(zhì)粘土層,10.5～15.3m為淤泥層,15.3m以下為泥質(zhì)粉砂巖層。綜合上述情況,本段地質(zhì)普遍為淤泥和淤泥質(zhì)土,其具有天然含水量高(大于液限)、孔隙比大、壓縮性高、強(qiáng)度低、滲透系數(shù)小的特點(diǎn)。該軟土具有如下工程性質(zhì):震陷性、流變性、高壓縮性、低透水性、低強(qiáng)度和不均勻性。以上軟土的工程性質(zhì)是造成路基開(kāi)裂、下沉、積漿的主要原因。

3 治理方案與加固機(jī)理

鑒于該段公路是東莞市重要干線公路之一,制定大修加固處理方案應(yīng)遵循以下原則:①根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況及病害成因,采用針對(duì)性加固處理方案,標(biāo)本兼治;②考慮通行及社會(huì)影響等因素,方案應(yīng)有施工干擾小、快捷有效、工期短的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)在保證消除病害的前提下,降低工程造價(jià);③加固治理要保護(hù)周邊生態(tài)環(huán)境、優(yōu)化施工。

本段原設(shè)計(jì)方案為全部破除原混凝土路面結(jié)構(gòu)層(包含基層底基層),重新恢復(fù)基層底基層,再在基層上鋪瀝青層;橋頭過(guò)渡段再增設(shè)水泥攪拌樁。后經(jīng)各方研究討論,認(rèn)為全部破除舊路面重新施工干攏大,施工工期長(zhǎng),造價(jià)較高等;而且部分路面完好無(wú)損,全部破除較為浪費(fèi),稍為加固即可繼續(xù)使用;未根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況及病害成因采用有針對(duì)性的加固處理方案。經(jīng)仔細(xì)研究和方案比選,確定原混凝土路面不破除,采用袖閥管劈裂灌漿、水泥攪拌樁和鋼管樁結(jié)合注漿的加固方案,加固后直接在原混凝土路面上攤鋪瀝青層。具體是對(duì)路基下沉路開(kāi)裂段(混凝土路面不開(kāi)裂不需處理,直接在混凝土路面上攤鋪瀝青)采用袖閥管劈裂灌漿法治理,以提高路基的整體穩(wěn)定性;橋頭過(guò)渡段采用水泥攪拌樁;對(duì)槎窯大橋臺(tái)后填土較高且位移下陷嚴(yán)重路段采用鋼管樁結(jié)合注漿處理,阻止路基失穩(wěn)及發(fā)生較大的沉降和滑移。

袖閥管劈裂灌漿是通過(guò)鉆孔中的袖閥式注漿管,施加液體壓力于弱透水性地基中,當(dāng)液體壓力超過(guò)劈裂壓力時(shí)土體產(chǎn)生水力劈裂,劈裂面沿阻力最小的小主應(yīng)力面產(chǎn)生并且迅速擴(kuò)展,土體劈裂后繼續(xù)灌注大量漿液,灌漿壓力會(huì)緩慢提高,會(huì)使該劈裂面的小主應(yīng)力有所增加,如此沿小主應(yīng)力面不斷產(chǎn)生新的劈裂,形成漿脈。通過(guò)漿脈來(lái)擠壓鄰近士體,提高土體的密實(shí)度和壓縮模量,同時(shí),水泥漿液將原來(lái)松散的土料或裂隙膠結(jié)成整體與土體形成復(fù)合地基,從而達(dá)到提高地基穩(wěn)定性和承載力的作用。

鋼管樁是一種側(cè)向受荷樁,置于滑面上的受力段可承受滑移體推力作用,傳遞到滑面下的錨固段,在滑床的樁周地層產(chǎn)生反力嵌住樁身,形成抗滑樁的懸臂受力模式。同時(shí)以鋼管作為灌漿管對(duì)周圍土體注漿,加固樁周邊土體,提高鋼管樁在土體錨固段的錨固力。

水泥攪拌樁是采用專用機(jī)械,邊鉆進(jìn)邊攪拌邊噴入水泥漿,使水泥漿與土體充分?jǐn)嚢杈鶆?由水泥和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)作用,形成抗壓強(qiáng)度比天然土強(qiáng)度高得多并且具有整體性、水穩(wěn)定性的水泥加固土樁柱體。

4 施工參數(shù)

4.1 路基袖閥管劈裂灌漿

鉆孔采用垂直孔,孔徑80mm,鉆孔深度6～15m,鉆孔間距根據(jù)路段沉陷程度不同分別為2.0、2.5、3.0 m,梅花形布置。每孔自下而上灌注,灌漿材料選用可注性好、經(jīng)濟(jì)合理的水泥粉煤灰漿作為主材,為縮短凝結(jié)時(shí)間,摻加體積比為2%水玻璃。注漿按先周邊后中間、逐步加密的原則進(jìn)行,采用間隔兩排施工順序。

4.2 鋼管樁及樁周土體固結(jié)灌漿

鉆孔孔徑168mm,樁排間距為3.0m,樁材選用直徑108mm鋼管,壁厚為2.5mm,鋼管每隔0.6m設(shè)注漿孔,以樁管為注漿管,漿材與袖閥管劈裂灌漿相同,灌漿深度以進(jìn)入原地表以下2m為宜。灌漿完畢后,鋼管內(nèi)用粗砂充實(shí)留在地下作為抗滑樁。

4.3 灌漿技術(shù)參數(shù)

根據(jù)工程類比及施工經(jīng)驗(yàn),結(jié)合工程特點(diǎn)及注漿目的等因素,確定本工程注漿參數(shù)如下:水泥∶粉煤灰=5∶1,水灰比為0.45～0.55,水泥為R32.5硅酸鹽水泥,水玻璃摻量2%;灌漿封口深度不小于1.0m,分段長(zhǎng)度0.6m;路表以下1 m范圍內(nèi)注漿壓力不大于0.3MPa;孔口漿液壓力采用0.5～1.0 MPa,瞬時(shí)注漿壓力達(dá)到0.7MPa或吸漿量少于5 L/min,且注漿壓力穩(wěn)定30min后即可終止注漿。

4.4 灌漿工藝流程

路基劈裂灌漿和樁周注漿施工均采用分段注漿工藝,自下而上灌注,即采用地質(zhì)鉆機(jī)成孔后下入袖閥管,通過(guò)灌漿泵進(jìn)行自下而上分段注漿,使?jié){液較均勻地固結(jié)充填地層空隙。其施工工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 施工工藝流程

4.5 水泥攪拌樁

本段水泥攪拌樁徑0.5m,樁間距1.5m,梅花型布設(shè),深度以進(jìn)入硬土層不小于0.5 m為準(zhǔn),水泥用量經(jīng)實(shí)驗(yàn)采用60 kg/m,水灰比0.45～0.55。水泥攪拌樁大面積施工前同樣需進(jìn)行試驗(yàn),取得有關(guān)參數(shù)后才能正式施工。水泥攪拌樁在軟基處理中使用較為普遍,施工工藝較為簡(jiǎn)單,在此不再詳述。

5 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

為保證注漿質(zhì)量,進(jìn)一步確定合理的漿液配比及注漿參數(shù),注漿施工前進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)段施工,以調(diào)整灌漿壓力等注漿參數(shù),防止壓力過(guò)小注灌量不足或頂部壓力過(guò)大發(fā)生路面拱起破壞,并對(duì)灌漿效果進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估后才能大面積施工。檢驗(yàn)方法采用抽芯、靜載等,實(shí)驗(yàn)效果符合設(shè)計(jì)要求后再進(jìn)行大面積施工。

6 治理效果

施工結(jié)束后,采用了鉆芯取樣做室內(nèi)土工試驗(yàn)對(duì)注漿效果進(jìn)行了檢驗(yàn)及評(píng)價(jià):①土樣中可明顯觀察到灰褐色漿液擴(kuò)散脈分布,并具有一定強(qiáng)度;②通過(guò)灌漿前后鉆取土樣測(cè)得壓縮模量對(duì)比分析,注漿后土樣的壓縮模量為9.75～17.69MPa,平均值13.72 MPa,而注漿前鉆取的土樣壓縮模量在3.29～5.58MPa,平均值4.43 MPa,提高了2～3倍。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,在公路大修工程中采用袖閥管劈裂灌漿、水泥攪拌樁和鋼管樁結(jié)合注漿處理路基沉陷,施工工期短,對(duì)交通影響小,路基土的密實(shí)度和整體抗滑能力有了較大提高,滿足了相關(guān)路基指標(biāo)的要求,達(dá)到了標(biāo)本兼治的效果,且降低了工程造價(jià),值得推廣。

[1]劉 巍,王英杰,賈玉鈞.路橋過(guò)渡段沉降成因分析與設(shè)計(jì)、施工控制研究[J].北方交通,2006(12).

[2]李國(guó)維,楊 濤,宋江波.公路軟基沉降雙曲線預(yù)測(cè)法的進(jìn)一步探討[J].公路交通科技,2003(1).

[3]譚寶龍.注漿法加固處理路基沉陷的研究[J].中南公路工程,1998(2).

[4]JTJ 017—96,公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范[S].