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        談高速公路路基開裂處置施工技術(shù)

        2013-11-09 11:57:36梁懷超
        山西建筑 2013年36期
        關(guān)鍵詞:壓漿錨索漿液

        梁懷超

        (中鐵三局集團(tuán)第六工程有限公司,山西晉中 030600)

        1 工程概況

        某高速公路K26+250~K26+300為半填半挖路段,路中線最大填高7 m,邊坡最大填高27 m。該段地面橫坡較陡,原設(shè)計為下部采用挖淤泥換填石處理,填挖交界處采用挖臺階及增加土工格柵加強(qiáng)填筑。

        場區(qū)地處貴州高原東部斜坡地帶,受侵蝕—剝蝕影響,地形條件復(fù)雜,地表森林植被茂密,屬中等切割的侵蝕—剝蝕中低山地貌。

        邊坡山體坡面覆蓋厚1 m~3 m碎石土,成分為板巖,粒徑一般40 mm~80 mm,含量55%,結(jié)構(gòu)稍密。卵石土:成分為板巖,粒徑一般40 mm~80 mm,含量55%,結(jié)構(gòu)松散,厚1 m~4 m,主要分布于左側(cè)路基底部山間谷地內(nèi)。

        半填半挖方部分基巖為板溪群隆里組(Ptbnl)薄層板巖。按巖體節(jié)理裂隙發(fā)育及風(fēng)化程度分為強(qiáng)風(fēng)化及中風(fēng)化層。強(qiáng)風(fēng)化層:黃色、土灰色,薄層狀,裂隙極發(fā)育,裂隙面為褐色浸染,巖體破碎,質(zhì)極軟,厚約14 m。中風(fēng)化層:灰色,薄層狀,裂隙發(fā)育,裂隙面為褐色浸染,巖體較破碎。

        2 路基出現(xiàn)裂縫原因分析

        該路段于2011年10月施工開始,2011年11月路面施工完成,2012年2月底發(fā)現(xiàn)路面產(chǎn)生裂縫,縫寬3 cm~5 cm,呈弧形與填挖交界線吻合。針對裂縫立即采取了瀝青封閉防水的措施,并且設(shè)置了沉降觀測點,如圖1所示。

        圖1 路基路面開裂圖

        根據(jù)現(xiàn)場施工過程,結(jié)合出現(xiàn)裂縫的情況,主要產(chǎn)生沉降的原因判斷為:

        1)沉降段落處于半填半挖路基段,施工時,基底臺階開挖不合理或未開挖臺階,填料和基底結(jié)合不良,導(dǎo)致結(jié)合部壓實受到影響,從而產(chǎn)生裂縫或不均勻沉降。

        2)沿路線縱向和橫向填挖交界的地面橫坡太陡,路面填筑前的臺階處理不徹底,填料與基底結(jié)合不良,也沒有經(jīng)過工后沉降,在受到重型車輛的荷載后,產(chǎn)生不均勻沉降所致。

        3)路基填料采用中風(fēng)化板巖填筑,由于雨水的滲入使板巖解體,導(dǎo)致路基壓實度不滿足設(shè)計要求而產(chǎn)生不均勻沉降。

        3 裂縫處置施工方案

        為保證后期公路運(yùn)營使用過程中路基不再發(fā)生不均勻沉降,保證路基的整體穩(wěn)定性,根據(jù)裂縫形成、本段路基所處的地理位置和施工時所用填料,以及盡可能減少對運(yùn)營影響的具體情況,確定采用壓漿固結(jié)法配合錨索輔助及加強(qiáng)路基排水的綜合方法。

        路基處理樁孔平面布置圖見圖2,路基處理橫斷面圖見圖3。

        圖2 路基處理樁孔平面布置圖(單位:m)

        圖3 路基處理橫斷面圖(單位:m)

        3.1 鋼花管注漿

        每個壓漿孔內(nèi)安裝1根φ48鋼花管作為剛性支撐,在鋼花管內(nèi)設(shè)置1根φ28鋼筋。壓漿孔采用φ100 mm機(jī)械鉆孔,壓漿孔垂直路面,邊坡鉆孔豎直向下。鉆孔按梅花形布置,壓漿孔間距1.0 m,每排間距1.0 m,路面鉆孔嵌入基巖大于3 m。邊坡底部鉆孔處理深處9 m~18 m,處理范圍30 m(ZK26+260~ZK26+290)。壓漿壓力控制在1.0 MPa~1.5 MPa之間,采用42.5普通硅酸鹽水泥進(jìn)行壓漿,壓漿采用二次壓漿法。

        注漿花管大樣圖見圖4。

        3.2 邊坡錨索

        為了加強(qiáng)滑動體(路基)穩(wěn)定,邊坡采用錨索進(jìn)行加固,錨索采用6根(直徑為15.24 mm,抗拉強(qiáng)度為1 860 MPa)高強(qiáng)度低松弛無粘結(jié)鋼絞線。每片鋼筋混凝土框架寬8 m,豎向間距5 m布置3排,錨索橫向間距4 m布置2排,鋼筋混凝土框架橫梁與豎肋截面寬×高為0.7 m×0.6 m;錨索長度根據(jù)現(xiàn)場鉆孔情況確定,確保錨固段進(jìn)入巖體8 m。

        圖4 注漿花管大樣圖

        3.3 路面基層挖除重做

        由于該段填方路基的路面結(jié)構(gòu)層均已施工完畢,沉降產(chǎn)生的裂縫導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)層已經(jīng)破壞,故將該段路面瀝青混凝土面層以及水泥穩(wěn)定碎石基層全部清除,在水泥穩(wěn)定碎石基層與瀝青混凝土下面層之間設(shè)置兩層玻璃纖維格柵,在級配碎石底基層與水泥穩(wěn)定碎石基層之間設(shè)置雙向土工格柵,然后重新鋪筑瀝青混凝土面層。

        路面結(jié)構(gòu)層處理見圖5。

        圖5 路面結(jié)構(gòu)層處理圖

        3.4 加強(qiáng)路基排水

        為了減少雨水對路基影響,在路基頂面增設(shè)橫向排水管。一端連接中央排水溝,另一端伸出路基外側(cè)連接路基邊溝。

        4 注漿施工工藝

        在水泥壓漿固結(jié)技術(shù)的原理上,利用注漿管把漿液均勻的注入地層中,水泥漿液在周圍的土體中,通過滲透、填充、壓密、擴(kuò)張趕走土體縫隙內(nèi)的積水和空氣,形成漿脈。由于地層中的不均勻,一方面通過鉆孔,以一定水灰比的漿液高壓快速強(qiáng)行進(jìn)入弱透水土層,在注漿點集中處形成近似球形的漿泡,擠壓臨近的土體,使土體被擠壓密實,固結(jié)形成強(qiáng)度,承載力得到大大提高。另一方面,在透水性好的土層,隨著壓漿的進(jìn)行,漿液通過裂縫和滲透,填充到各砂礫石間的空隙中,在層間形成方向各異的片狀、帶條狀、塊狀的漿液體,漿液經(jīng)一段時間的養(yǎng)生,凝結(jié)硬化后,松散的砂礫石膠結(jié)成一個整體良好,強(qiáng)度高,防水性能強(qiáng)的“結(jié)石體”。同時在鉆孔內(nèi)形成柱體,與周圍的土體相互作用均勻受力,形成了復(fù)合地基,提高了承載能力。

        1)主要施工機(jī)械:鉆孔機(jī)、杰漿拌和機(jī)、壓漿機(jī)。

        2)工藝流程:樁位確定放樣→布孔→鉆孔→清孔→安裝壓漿管道→臨時封孔→壓漿→封孔養(yǎng)生→灰漿配比→第二次壓漿。

        3)主要工藝:布孔、鉆孔、壓漿、封口、養(yǎng)護(hù)。

        布孔:采用梅花狀布孔,孔距1.0 m,排距1.0 m,出現(xiàn)裂縫段落沿裂縫走向左右兩側(cè)布置兩排注漿孔;沉降路基段落按照沉降面積確定孔位,注漿孔面積應(yīng)大于沉降面積。

        鉆孔:采用無水鉆進(jìn)方式成孔,孔徑100 mm,每孔壓漿孔鉆進(jìn)過程中要保證連續(xù)作業(yè),且要保持垂直,鉆孔順序由裂縫外向內(nèi)側(cè)進(jìn)行,原地面不一致時應(yīng)按先深后淺,由低向高的順序鉆孔。

        壓漿:漿液制作水泥和水按照1∶1的比例進(jìn)行配置,漿液攪拌時間不少于3 min,然后經(jīng)濾網(wǎng)放入儲漿桶,邊灌邊攪,應(yīng)連續(xù)作業(yè)。必要時摻入部分粉煤灰,制作好的漿液要有良好的和易性、保水性。壓注漿液時應(yīng)緩慢均勻連續(xù)加壓,當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)計值1.5 MPa時,應(yīng)保持穩(wěn)壓3 min以上,當(dāng)觀察到路基頂面開始抬升或漿液流動線路內(nèi)的壓力迅速升高時,停止壓漿。壓漿順序應(yīng)由裂縫外向裂縫內(nèi)側(cè)進(jìn)行,先外側(cè)后內(nèi)側(cè)、由低向高的順序進(jìn)行壓漿。壓漿時注意要進(jìn)行跳樁法壓漿。壓漿時應(yīng)注意高壓管前不能站人,防止噴漿傷人。

        封口:壓漿結(jié)束后應(yīng)立即拔出灌漿栓塞,立即插上木塞,以便有足夠的時間使?jié){液充分凝固。

        養(yǎng)護(hù):灌漿后的路基24 h內(nèi)禁止機(jī)動車輛通過灌漿區(qū),養(yǎng)生3 d。

        5 質(zhì)量安全保證措施

        1)施工中注意對壓漿點周圍的管線進(jìn)行觀察,特別是檢查壓漿部位,一旦發(fā)現(xiàn)有漏漿,需對滲漏處封堵后才能繼續(xù)壓漿。

        2)壓漿壓力的控制:在壓漿過程中,對壓力的控制至關(guān)重要,壓漿是該工藝的重要指標(biāo),控制不當(dāng)將無法達(dá)到預(yù)期效果,甚至?xí)β坊a(chǎn)生新破壞。如壓力過大會使路基頂面產(chǎn)生新的裂縫或存在不必要的浪費(fèi)。同時如路基抬高的過多,也會使得道路的線形很難理順,不利于路面排水;如壓力過小,漿液無法充分的進(jìn)入土體的孔隙中,填充不密實,達(dá)不到預(yù)期效果。

        3)現(xiàn)場施工過程中,要對每個壓漿孔的深度、壓漿壓力、注漿開始及結(jié)束時間注漿量進(jìn)行現(xiàn)場詳細(xì)記錄。

        4)在每段裂縫位置設(shè)置2個~3個沉降觀測點,加強(qiáng)觀測并進(jìn)行詳細(xì)記錄。

        5)在存在安全隱患的地方做好各項防護(hù)及醒目的標(biāo)識標(biāo)牌。

        6 結(jié)語

        本工程處置完成后一年多時間,使用情況良好,未有新的裂縫出現(xiàn)。通過對本段路基的開裂分析及處理情況可以得到以下結(jié)論:

        1)對于填方路基,填料的均勻性及路基充分壓實是路基穩(wěn)定的基本條件。

        2)在水的作用下,巖土體強(qiáng)度降低,同時自重增加,是路基開裂的主要原因。特別是路基表面徑流水進(jìn)入裂縫,給滑動面增加了潤滑作用。因此要重視地表水和地下水的處理。

        3)運(yùn)營中的路基開裂是一種突發(fā)情況,應(yīng)采取應(yīng)急措施,防止塌陷開裂進(jìn)一步擴(kuò)大,保證部分路段通行,減小群眾出行困難。

        4)在保證路基穩(wěn)定的情況下,應(yīng)該采取快速、高效的注漿措施對路基進(jìn)行加固處理,避免大開挖對路基安全以及通車運(yùn)營造成影響。

        5)“鋼花管注漿加邊坡錨索加綜合排水”是處理運(yùn)營中路基路面開裂的一種快速有效的措施。

        [1]楊興華,王家林.高速公路橫向非對稱路基開裂的實例分析[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化,2005(3):31-33.

        [2]汪海濤.高速公路路基開裂的處理實例分析[J].北方交通,2013(2):81-82.

        [3]劉明鋒.路面基層裂縫分析與防治[J].山西建筑,2011,37(1):133-134.

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