吳為義，繆 琪

（1.浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，杭州 311112；2.杭州市路橋有限公司，杭州 310011）

0 前 言

市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中經(jīng)常遭遇到由建筑垃圾、工業(yè)廢料或生活垃圾等組成的雜填土，其強(qiáng)度低、壓縮性高和均勻性差的特點(diǎn)，往往需要對(duì)其進(jìn)行處理[1]。雜填土的處理方法雖有很多[2－3]，但受到交通、場(chǎng)地、環(huán)境等條件的限制，使得在城區(qū)內(nèi)處理雜填土變得相當(dāng)困難。本文主要通過對(duì)某市政道路雜填土路基的注漿加固設(shè)計(jì)及應(yīng)用效果進(jìn)行數(shù)值和檢測(cè)分析，驗(yàn)證了注漿加固技術(shù)在市政道路雜填土路基加固應(yīng)用中的適用性。

1 工程概況

某擬改擴(kuò)建的城市快速路路基位于雜填土層，雜填土的顏色為灰色，稍濕，松散，由建筑垃圾、碎塊石及瓦片等組成，粘性土充填，局部含有大塊石，成分雜，層厚約1.20～5.70m。由于雜填土的承載性能不佳，原狀土路基十分軟弱，實(shí)測(cè)回彈模量?jī)H為7MPa，甚至無法測(cè)讀出彎沉值。為此，需要對(duì)雜填土路基進(jìn)行技術(shù)處理，以便滿足設(shè)計(jì)彎沉控制值3.75mm及回彈模量≥25MPa的技術(shù)要求。由于場(chǎng)地位于市中心、材料運(yùn)輸不方便等現(xiàn)狀，經(jīng)方案比選，采用注漿技術(shù)對(duì)雜填土路基進(jìn)行加固處理。

2 路基注漿加固設(shè)計(jì)和計(jì)算模型

為了模擬路基注漿擴(kuò)散過程和加固效果，應(yīng)用有限差分計(jì)算程序FLAC3D對(duì)單元上施加各向同性的膨脹壓力，使單元體積膨脹，分全孔一次性注漿和分段式注漿兩種情形進(jìn)行了模擬計(jì)算：①全孔一次性注漿 （注漿深度2.0m，一次性完成注漿）；②自下而上分段式注漿 （注漿深度2.0m，分四次完成，每次注漿深度均為0.5m）。計(jì)算模型如圖1所示，長30m、寬66m、高15m，注漿深度2m，注漿壓力0.5MPa，注漿擴(kuò)散半徑1.25m，共18 980個(gè)節(jié)點(diǎn)、17 632個(gè)單元。模型邊界條件除上邊界為自由邊界不予約束外，其它均為全約束邊界。表1為上述兩種注漿情形下分別對(duì)應(yīng)的路基變形和應(yīng)力數(shù)值。與全孔一次性注漿相比，自下而上分段式注漿穩(wěn)定后的地層加固影響范圍有所擴(kuò)大，注漿孔處的地表最大隆起量增加了26.3%，地層的最大隆起量增加了29.1%，注漿孔下方的最大下沉量卻減少了11.5%，且最大、最小主應(yīng)力未發(fā)生明顯的改變。因而，自下而上分段式注漿情形對(duì)路基的加固效果明顯好于全孔一次性注漿，且對(duì)注漿孔下方地下管線的影響會(huì)更小。

圖1 計(jì)算模型示意圖 （1／2）

表1 兩種注漿情形下路基的變形和應(yīng)力

根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果，采用自下而上分段式的注漿設(shè)計(jì)方案，即全孔注漿共分四次完成，每次注漿深度為50cm。為了確定注漿孔布置、孔間距、水灰比、注漿壓力等施工參數(shù)，開展了注漿加固試驗(yàn)段研究，在該路西側(cè)快車道K0＋200～K0＋230范圍內(nèi)共布置了372只注漿孔。在總結(jié)試驗(yàn)段和數(shù)值計(jì)算的基礎(chǔ)上，確定了如圖2所示的雜填土路基注漿加固處理設(shè)計(jì)方案：①注漿深度為下方2.0m范圍；②注漿孔采用梅花形布置，孔間距0.7m，漿液為水泥漿，水灰比0.7，注漿壓力不大于0.6 MPa，其中地下管線頂部采用砂碎石回填至路基標(biāo)高 （不注漿處理）；③注漿管采用35mm端頭注漿式鋼管，采用振動(dòng)沉管方法下沉至下方2.0m深度，自下而上分段式注漿。

圖2 注漿加固設(shè)計(jì)

3 注漿加固施工工藝

雜填土路基注漿加固施工流程如圖3所示，主要工藝如下：

①測(cè)量定位：按照?qǐng)D紙對(duì)注漿孔位置進(jìn)行準(zhǔn)確地測(cè)量定位，確保注漿孔布置方式和間距符合設(shè)計(jì)要求。

②振動(dòng)下沉注漿管：采用振動(dòng)沉管方法將35mm端頭注漿式鋼管下沉孔口下方2.0m深度。

③漿液的制備：漿液采用水泥漿，按水灰比配料，水泥采用重量稱量法計(jì)量，計(jì)量誤差小于5%。使用高速攪拌機(jī)攪拌均勻，攪拌時(shí)間不小于1min。制備好的漿液先置于儲(chǔ)漿桶，低速攪拌，然后用泵和連接膠管輸送至注漿點(diǎn)。

圖3 路基注漿加固施工流程圖

④壓力注漿：采用自下而上的分段式注漿，同排不同序注漿的時(shí)間間隔不小于4h，同時(shí)施工的兩注漿孔距離不小于5.0m。注漿壓力不大于0.6 MPa，施工中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整注漿壓力，確保漿液擴(kuò)散半徑達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在規(guī)定的壓力下，注漿量小于1L／min時(shí)，穩(wěn)壓10min，若壓力降不超過5%即可止?jié){。

4 路基原位測(cè)試及彎沉測(cè)試

注漿前對(duì)雜填土路基用地質(zhì)鉆機(jī)鉆了ZK1～ZK5等5只孔，注漿后也相應(yīng)地鉆了ZK6～ZK10等5只孔，在每只孔內(nèi)各做2組標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和2組重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)，用以直觀地反映雜填土路基注漿前后的強(qiáng)度變化。

路基土在注漿前標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的實(shí)測(cè)擊次平均值為3.5擊／30cm。路基土在注漿后變得很堅(jiān)硬，致使標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)設(shè)備無法貫入、直接被落錘砸壞，這說明雜填土路基注漿后取得了明顯的加固效果。

路基土在注漿前后的重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。注漿后，路基土的實(shí)測(cè)擊次均比注漿前多，平均擊次提高了3.15擊，這也說明了注漿后路基土的強(qiáng)度有了明顯地提高。

表2 重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

注漿前，雜填土路基太軟弱，無法測(cè)量彎沉試驗(yàn)值。路基注漿后的彎沉試驗(yàn)結(jié)果如圖4、圖5所示，彎沉試驗(yàn)值顯著降低，均不大于設(shè)計(jì)彎沉值。此外，注漿后土路基的回彈模量試驗(yàn)最小值為27 MPa，均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求?？梢?，雜填土路基在注漿后的承載能力明顯提高。

圖4 西側(cè)快車道路基彎沉試驗(yàn)成果

圖5 東側(cè)快車道路基彎沉試驗(yàn)成果

5 結(jié) 語

采用自下而上的分段式注漿方案，注漿總深度為2.0m。注漿孔采用梅花形布置，孔間距0.7 m，漿液為水泥漿，水灰比0.7，注漿壓力不大于0.6MPa。注漿后，路基土的重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)平均擊次提高了3.15擊，彎沉試驗(yàn)值和回彈模量試驗(yàn)值均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。實(shí)踐表明，注漿法能夠有效消除市政道路雜填土路基的不均勻性，具有施工簡(jiǎn)單、占地規(guī)模小、影響交通少等優(yōu)點(diǎn)。

[1]夏長華.深厚雜填土地基處理應(yīng)用研究[D].北京：中國地質(zhì)大學(xué)，2008.

[2]涂平海，劉惠清.注漿技術(shù)在雜填土中的應(yīng)用[J].巖土工程界，2001，4（4）：27－29.

[3]毛應(yīng)生，高中俊，周新強(qiáng).垃圾雜填土強(qiáng)夯作道路路基的試驗(yàn)與施工[J].城市道橋與防洪，2001，（2）：1－4.