劉剛

（中交一公局廈門工程有限公司，福建廈門361021）

1 施工及裂縫產(chǎn)生相關(guān)情況說(shuō)明

貴州鎮(zhèn)勝高速K102+150～K102+400段右幅高路堤于2007年3月出現(xiàn)出裂，5月底貴州進(jìn)入雨季，5月底6月初，工地連續(xù)發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間強(qiáng)降雨，在連續(xù)降雨影響下，雨水沿裂縫下滲，尤其是K102+235.43涵洞的下陷和開裂，導(dǎo)致雨水大量沿縫隙下灌，造成滑移進(jìn)一步加劇，使路基邊坡最大下沉量達(dá)2～3 m，路槽頂面右側(cè)最大下沉量在1 m左右。為防止滑移的進(jìn)一步加劇，6月9日，總監(jiān)辦采取緊急措施，要求該標(biāo)段對(duì)滑坡進(jìn)行卸載處理。7月份進(jìn)行了滑坡處理設(shè)計(jì)，在路堤坡腳共設(shè)抗滑樁38根，間距5～6 m，頂部采用系梁連接。由于K102+235.43設(shè)有一過(guò)水拱涵，該涵洞右半幅7節(jié)管節(jié)出現(xiàn)較大范圍的沉降、傾斜和側(cè)移，基礎(chǔ)灌水嚴(yán)重泡軟，對(duì)變形較大的7節(jié)拱涵要求拆除重做，考慮到今后基礎(chǔ)存在不均勻沉降，對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行了鋼管樁加固處理。 管樁樁徑14.7 cm，間距1.53 m，要求嵌入弱風(fēng)化巖石層不小于50 cm。

施工單位為保證業(yè)主提出的 “確保2007年年底鎮(zhèn)勝線通車”的目標(biāo)，投入了比正常多一倍的人力、物力、財(cái)力，最終于2007年12月10日左右完成所有抗滑樁、拱涵及路基回填施工，路基通過(guò)驗(yàn)收后隨即路面施工單位開始進(jìn)行底基層、基層及路面的攤鋪施工。

2008年3月初路面K102+200～K102+270段右側(cè)逐漸出現(xiàn)裂縫，當(dāng)時(shí)最大錯(cuò)臺(tái)高度3 cm，路堤邊坡的防護(hù)也出現(xiàn)不同層度的開裂，涵洞也出現(xiàn)下沉，最大下沉高度近20 cm （見圖1，圖2）。出現(xiàn)裂縫后施工單位加密觀測(cè)周期，發(fā)現(xiàn)涵洞沉降從3月初后基本沒(méi)有發(fā)生變化，涵洞的沉降主要發(fā)生在3月份之前。

圖1 路基開裂與沉降實(shí)景

圖2 護(hù)欄邊緣開裂實(shí)景

2 高路堤路面開裂的原因分析

2.1 路基整體穩(wěn)定性分析

原高路堤滑坡設(shè)計(jì)采用抗滑樁處理，抗滑樁樁底按自由支承條件計(jì)算，樁頂變形只考慮土壓力,為4.8～6.5 cm，同時(shí)考慮滑坡推力最大變形為8～11 cm，從抗滑樁樁頂變形觀測(cè)資料 （見圖3）來(lái)看，大多已經(jīng)穩(wěn)定，到目前為止，最小變形量為1 cm，最大為6.5 cm，均在正常范圍，路堤基礎(chǔ)穩(wěn)定。所以抗滑樁的變形不是路面開裂的主要原因。

圖3 抗滑樁位移曲線圖

2.2 涵洞基底變形

涵洞基底采用鋼管樁進(jìn)行處理，鋼管樁樁徑14.7 cm，內(nèi)注C50水泥砂漿，間距為1.53 m，管樁樁長(zhǎng)20 m，鋼管樁屬剛性樁，本身沒(méi)有多大的變形，根據(jù)后期的抗滑樁挖孔記錄，樁端主要位于煤矸石層，樁端持力層較差，管樁由于管壁極光滑，不能按摩擦樁進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)按嵌巖進(jìn)行考慮，由于工期很緊，未對(duì)樁長(zhǎng)進(jìn)行加長(zhǎng)，引起涵洞基礎(chǔ)沉降變形較大。自路堤填筑完成后，仍發(fā)生逾2 cm的變形 （見圖4）。涵洞沉降是路面變形的主要影響因素，涵洞沉降又主要由管樁樁端持力層強(qiáng)度不夠引起。

圖4 涵洞基底變形曲線圖

2.3 路堤本身的沉降

該段路堤處于軟土路段，因施工工期要求太緊，導(dǎo)致路堤填筑速度稍快，一方面，該段路堤受涵洞基底漏水軟化影響，軟基的性質(zhì)比其它段落更差，路堤填筑速度快，使它無(wú)法得到有效固結(jié)；另一方面，由于路堤高度大，左側(cè)路堤沉降已基本完成，路堤自身除存在較大的沉降變形，存在左右側(cè)路堤的差異沉降 （不均勻沉降）。路堤的快速填筑不利于沉降的消除，并對(duì)差異沉降起放大作用。

2.4 路面排水不暢

該段上游處于超高排水段，但路面施工單位未按圖紙對(duì)超高排水進(jìn)行施工，5月份貴州進(jìn)入暴雨季節(jié)，路面水沿裂縫下灌，造成裂縫不斷加大，裂縫范圍也由K102+200～K102+270擴(kuò)大到K102+200～K102+400。這是該段需要徹底處理的主要原因。

3 高路堤開裂的處理方案

為及時(shí)對(duì)該裂縫進(jìn)行處理，保證該段路基的穩(wěn)定性，業(yè)主、監(jiān)理及設(shè)計(jì)方一致認(rèn)同采用鋼花管注漿技術(shù)對(duì)該段路基進(jìn)行加固，并強(qiáng)制要求路面施工單位盡快按設(shè)計(jì)完成超高排水施工。注漿分兩步進(jìn)行，第一步對(duì)涵洞左右兩邊的邊坡進(jìn)行鉆孔注漿，鉆孔深度達(dá)到涵洞底部；第二步對(duì)開裂路面進(jìn)行注漿固結(jié)處理。

下面簡(jiǎn)單介紹一下鋼花管注漿技術(shù)應(yīng)用于路基加固的原理及施工工藝。

3.1 鋼花管注漿技術(shù)

3.1.1鋼花管注漿的加固機(jī)理

注漿鋼花管技術(shù)是通過(guò)注漿技術(shù)將水泥漿液滲透進(jìn)基底土體中，有效改善土體的物理力學(xué)性能指標(biāo)，形成止水帷幕，形成強(qiáng)度較高的水泥土，提高地基的變形能力，減少不均勻沉降。注漿后鋼管留在土體中，給基礎(chǔ)提供一定的錨固或阻滑作用。兩種作用結(jié)合起來(lái)有效提高了基底的整體穩(wěn)定系數(shù)。

水泥注漿是用水泥漿液，通過(guò)壓漿泵、注漿管均勻地注入土體中，以填充、滲透和擠密等方式，驅(qū)走土顆粒間的水分和氣體，并填充其位置，通過(guò)水泥中所含礦物與土體中的水土分別發(fā)生水解、水化反應(yīng)，以及團(tuán)粒作用等，形成懸浮膠體和團(tuán)粒、硬化后形成強(qiáng)度大、壓縮性小和抗?jié)B性高、穩(wěn)定性良好的水泥土。水泥土結(jié)硬后，土體的空隙率和含水率降低，密度加大，同時(shí)由于水泥土擠壓土體，使地基抗變形能力增加，提高了變形模量，從而防止或減少不均勻沉降。土體空隙率降低后還提高了土體的抗?jié)B性能，減少地下水波動(dòng)壓力的影響。

3.1.2鋼花管制作技術(shù)

注漿鋼花管采用外徑Φ89 mm，壁厚2.5 mm的無(wú)縫鋼管。鋼管連接采用套管焊接。套管焊接時(shí)接頭鋼管用Φ102 mm，壁厚6 mm的無(wú)縫鋼管制作，長(zhǎng)12 cm，鋼花管從兩端緊密插入套管內(nèi)，再沿套管頂端周圍焊接。同一截面處的鋼管接頭數(shù)量不得超過(guò)鋼管總數(shù)的50%，接頭處的焊縫質(zhì)量應(yīng)符合相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

鋼花管在碎落臺(tái)以下部分沿鋼管軸線每隔4 cm，沿鋼管徑向每旋轉(zhuǎn)45°鉆Φ6 mm的注漿孔，注漿孔沿鋼管四周呈螺旋狀布置，注漿孔用特制膠帶或凝膠密封，如圖5所示。

圖5 鋼花管加工示意圖（單位mm）

沿管身每2 m焊接3根Φ8 mm的定位鋼筋，使鋼管保護(hù)層厚度不低于2 cm。

注漿鋼管的底部用5 mm厚的鋼板封閉，鋼板中間再鉆孔，將穿過(guò)鋼管中間的小注漿管從該孔中穿過(guò)，孔壁周圍孔隙用玻璃膠封閉，伸出鋼管的注漿管端頭用U型鋼筋焊住，防止小注漿管被孔底頂住封死；注漿鋼管上部管口制做安裝一個(gè)密封性好并可方便拆卸的注漿口。注漿口必須裝控制閥，可讓注漿鋼管內(nèi)的水泥漿保持穩(wěn)定壓力。

3.1.3鋼花管注漿技術(shù)

為了提高鋼花管注漿的效果，在邊坡開挖平臺(tái)，在平臺(tái)上施工鋼花管注漿。拱涵基礎(chǔ)以上部分為空樁 (鋼管不鉆花孔)，待鋼花管注漿完成后，將邊坡修復(fù)至設(shè)計(jì)位置并將空樁截去。注漿前必須提前對(duì)孔口進(jìn)行封口，封口結(jié)構(gòu)尺寸為0.5 m×0.5 m×0.5 m，材料采用摻入速凝劑的水泥漿，以提高凝結(jié)速度及強(qiáng)度，封口時(shí)預(yù)埋一根排氣管。第一階段注漿采用5:1水泥漿，注漿后待孔內(nèi)的殘積水溢出孔口后即可，如圖6所示。

圖6 第一階段注漿示意圖

第二階段注漿是在第一階段水灰比為5：1的水泥漿注入完成后，分別采用3、2、1三個(gè)等級(jí)的水泥漿，采用全孔一次壓入式注漿。待第一階段注漿穩(wěn)定后，再對(duì)排氣孔進(jìn)行封口，進(jìn)行第二階段鋼花管孔內(nèi)的壓漿，終孔注漿壓力應(yīng)穩(wěn)定在0.8～1.0 MPa。當(dāng)壓力達(dá)到并穩(wěn)定一段時(shí)間后，將管口的控制閥門關(guān)閉，拆除注漿管，見圖7所示。

3.2 施工工藝及注意事項(xiàng)

3.2.1施工工藝流程

布孔—鉆機(jī)就位—成孔—漿液檢測(cè)、配制—疏通管路—檢查儀表—注漿器—下止?jié){塞—灌注結(jié)束—封孔—清洗泵體、管路—妥善處理剩余漿液。

3.2.2注意事項(xiàng)

（1）鉆孔：采用潛孔鉆鉆進(jìn)，最小孔深不得小于設(shè)計(jì)深度0.1 m，若遇空洞或巖層變化發(fā)生掉鉆、坍孔時(shí)，應(yīng)詳細(xì)記錄。

（2）安裝注漿鋼花管：按設(shè)計(jì)要求安設(shè)注漿鋼花管，鋼花管尾部應(yīng)切割平整并打磨，保證與注漿管的緊密聯(lián)接。

（3） 注漿壓力：初壓0.2～0.4 MPa， 終壓0.8～1 MPa。注漿參數(shù)，應(yīng)選一個(gè)孔做進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際情況確定注漿參數(shù)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

（4）漿液變換：灌漿漿液應(yīng)由稀至濃逐級(jí)變換。水灰比采用5、3、2、1四個(gè)比級(jí)。漿液變換原則：灌漿時(shí)間已達(dá)30 min，而灌漿壓力和注入率均無(wú)改變或改變不顯著時(shí)，應(yīng)改濃一級(jí)水灰比；當(dāng)注入率大于30 L/min時(shí)，可根據(jù)具體情況越級(jí)變濃。

（5）灌漿結(jié)束：預(yù)注漿各段進(jìn)漿量小于20～30 L/min，或總灌注量與設(shè)計(jì)數(shù)量大致相等，到設(shè)計(jì)終壓后穩(wěn)定10 min及檢查孔吸水量小于1 L/min。

（6）注漿方式：采用全孔一次壓入式注漿。

4 結(jié)語(yǔ)

該段路基開裂鋼花管注漿加固處理工程已經(jīng)完工兩年了，處理完后該段路基未出現(xiàn)明顯沉降，整個(gè)路基膠結(jié)成板塊，經(jīng)過(guò)兩次雨季的考驗(yàn)沒(méi)有產(chǎn)生新的裂縫，效果較好。貴州地形起伏大、氣候多變，雨水較多，土質(zhì)較差，且小煤窯、溶洞等較多，導(dǎo)致路基滑坡、開裂現(xiàn)象較多，需要廣大建設(shè)者尋找更多、更新、更合理、造價(jià)更低的新方法。

[1]王星華.地基處理與加固 [M].長(zhǎng)沙:中南大學(xué)出版社,2002。

[2]JTG F10-2006，公路路基施工技術(shù)規(guī)范 [S].