袁樹標(biāo)

（馬鞍山市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司 安徽馬鞍山 243000）

市政道路雜填土路基的注漿加固設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究

袁樹標(biāo)

（馬鞍山市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司 安徽馬鞍山 243000）

建筑、生活垃圾以及工業(yè)廢料等在土壤中掩埋是較常見的現(xiàn)象，致使市政道路在建設(shè)的過程為提升整體的可靠性和耐久性要針對強(qiáng)度、均勻性均較差，而且壓縮性非常明顯的雜填土路基進(jìn)行針對性的處理，考慮到注漿法在改善雜填土不均勻性方面具有積極的作用，人們嘗試將此方法應(yīng)用于市政道路建設(shè)過程中，在此背景下，本文針對市政道路雜填土路基的注漿加固設(shè)計(jì)及應(yīng)用兩方面展開研究，為提升我國市政道路的整體建設(shè)水平提供參考。

市政道路；雜填土路基；注漿加固；設(shè)計(jì)及應(yīng)用

前言

在砂土、粉土、粘性土以及人工填土等類型的地基處理過程中，均可以通過注漿加固方法，預(yù)防滲堵漏、改善整體強(qiáng)度和變形模量、降低底層沉降程度等，可見注漿加固方法，在提升地基整體的可靠性和穩(wěn)定性方面具有積極的作用，將其應(yīng)用于市政道路雜填土處理方面具有可行性。

1 市政道路雜填土路基的注漿加固設(shè)計(jì)

1.1 某市政道路雜填土路基的注漿加固設(shè)計(jì)過程分析

某城市市政道路工程在建設(shè)的過程中，經(jīng)過一段厚度在1.2～5.8m，由建筑垃圾和碎石塊構(gòu)成的雜填土土層，土層中雖含有諸多的大塊雜石，但整體的粘結(jié)性較強(qiáng)，為防止此段承載能力較弱的雜填土對市政道路工程整體的施工效果產(chǎn)生影響，要利用注漿加固法對其進(jìn)行地基處理，使其回彈模量上升到2MPa以上，彎沉控制值達(dá)到3.75mm，以此滿足設(shè)計(jì)的整體要求。在應(yīng)用注漿加固方法前先結(jié)合市政道路工程的實(shí)際特點(diǎn)，利用FLAC3D對注漿擴(kuò)散和加固程度等方面進(jìn)行模擬，保證注漿加固方法的應(yīng)用，可以滿足工程建設(shè)的實(shí)際需要。在模擬的過程中，針對注漿深度為2m的全孔一次性注漿和注漿深度均為0.5m切分四段完成的自下而上分段式注漿兩種情況進(jìn)行模擬，確定最理想的注漿加固方法。模擬的注漿模型數(shù)據(jù)如表1所示，模型的上邊界為自由邊界，其余均為全約束邊界，通過對兩種情形進(jìn)行模擬計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，分段式注漿方法引起地表最大的隆起程度相比全孔一次性注漿提升近27%，而在最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力與全孔一次性注漿方法相比并未發(fā)生明顯變化的前提下，地層最大隆起明顯縮減，達(dá)11%以上，可見自下而上分段式注漿相比另一種方法，在案例工程中應(yīng)用加固效果更理想，對其周圍特別是下部布設(shè)的線路的破壞性較小，所以案例工程選擇自下而上的分段式注漿方法，為保證注漿設(shè)置的各項(xiàng)參數(shù)滿足注漿施工的實(shí)際需要，案例工程對注漿過程的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，最終確定其注漿深度為2m，梅花注漿孔的間距設(shè)定為0.7m，注漿溶液采用水灰比為0.7的水泥砂漿，注漿的壓力在0.6MPa以內(nèi)，應(yīng)用3.5cm端頭注漿式鋼管振動(dòng)下沉實(shí)現(xiàn)注漿管的布置。

表1 市政道路工程模擬注漿模型數(shù)據(jù)

1.2 市政道路雜填土中注漿加固設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

在設(shè)計(jì)的過程中要注意以下方面：①市政工程現(xiàn)場的實(shí)際情況，在模擬市政工程道路的過程中可以發(fā)現(xiàn)，雜填土路基的承載能力非常低，軟弱性突出，可見其在應(yīng)用的過程中出現(xiàn)不均勻沉降的可能性非常大，提升市政道路裂縫問題出現(xiàn)的概率，所以在設(shè)計(jì)前，要對鋼柱柱腳鋼板進(jìn)行應(yīng)用，利用其標(biāo)高，對道路沉降的實(shí)際程度進(jìn)行盤算，在案例工程中，通過測量可以發(fā)現(xiàn)，相鄰的鋼柱柱腳鋼板在一定事件后最大高差可以達(dá)到1.1m，可見不均勻沉降問題十分嚴(yán)重，在具體注漿加固技術(shù)設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)著重考慮[1]。②注重注漿壓力的合理性，在市政道路應(yīng)用注漿加固技術(shù)的過程中應(yīng)盡可能的不對城市綠化帶、周邊道路等構(gòu)成破壞，所以應(yīng)盡可能避免冒孔等問題的發(fā)生，現(xiàn)階段我國注漿加固技術(shù)在應(yīng)用的過程中，通常結(jié)合《地基處理》中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，注漿壓力通常為作用面積范圍土層重量的2倍左右，這為模擬實(shí)驗(yàn)提供了方向，例如注漿深度在2.3m以內(nèi)的情況下，如果圖紙地基的壓力為20kPa/m，可以結(jié)合相關(guān)規(guī)定對作用范圍內(nèi)土的自重進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而對注漿壓力進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要注意的是，注漿壓力在注漿的過程中并不是一成不變的，所以在注漿壓力設(shè)計(jì)的過程中要合理的對確定的注漿壓力進(jìn)行調(diào)整，現(xiàn)階段通常情況下，注漿的深度在每增加1m的情況下，注漿的壓力會(huì)提升20～50MPa。③在對水泥漿的用量進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，要結(jié)合雜填土地基注漿后的承載力優(yōu)化要求，區(qū)域的置換率等多方面因素進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2 市政道路雜填土路基的注漿加固應(yīng)用

2.1 注漿加固法在市政道路雜填土路基中應(yīng)用的流程

設(shè)計(jì)的具體注漿施工流程如圖1所示，在清場后，要結(jié)合圖紙的具體設(shè)計(jì)準(zhǔn)確的測量定位注漿孔的位置，以振動(dòng)的方式將選用的注漿管布設(shè)于注漿孔下深度為2m的位置，然后在利用重量稱量法保證使用的水泥重量誤差控制在5%以內(nèi)的情況下，按照設(shè)計(jì)比例進(jìn)行配比，并通過高速攪拌機(jī)均勻攪拌，時(shí)間應(yīng)控制在1min以上，均勻攪拌的水泥砂漿應(yīng)在儲(chǔ)漿桶內(nèi)一直進(jìn)行低速攪拌，防止離析等問題的發(fā)生，利用泵和連接膠管等設(shè)施，將攪拌均勻的水泥砂漿直接關(guān)注至設(shè)計(jì)的注漿點(diǎn)，在壓力注漿的過程中應(yīng)保證分段中處于同排但不同序列的注漿點(diǎn)之間的注漿時(shí)間間隔在4h以上，同時(shí)進(jìn)行注漿的注漿孔間距在5m以上，以此保證注漿壓力滿足實(shí)際需要，通常情況下注漿壓力要在0.6MPa以內(nèi)，在實(shí)際注漿的過程中為滿足注漿漿液擴(kuò)散半徑的設(shè)計(jì)要求，會(huì)結(jié)合市政道路工程的實(shí)際特點(diǎn)對具體的注漿壓力進(jìn)行調(diào)整[2]。在注漿量每分鐘不足1L的情況下，進(jìn)行持續(xù)10min的穩(wěn)壓，此時(shí)如果壓力的縮減程度在5%以下，則說明注漿較充分，可以停止注漿，在壓力注漿的過程中如果出現(xiàn)注漿量相比設(shè)計(jì)值明顯增加、竄漿、漏漿、冒漿等異常情況，則需要通過封堵、濃漿、減壓、間歇法注漿等方法對異常情況進(jìn)行處理，直至注漿壓力穩(wěn)定，且異常情況消失為止。在停止灌漿后要對注漿效果進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)要進(jìn)行補(bǔ)灌處理，直至檢測結(jié)果合格為止。

圖1 設(shè)計(jì)的注漿加固具體施工流程圖

2.2 注漿加固法在市政道路雜填土路基中應(yīng)用效果的測試

在注漿加固方法應(yīng)用前后，應(yīng)分別利用地質(zhì)鉆機(jī)對市政道路雜填土路基進(jìn)行相同數(shù)量的鉆孔，案例工程在前后分別鉆了5個(gè)孔，然后針對各孔進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)灌入實(shí)驗(yàn)和重型動(dòng)力觸探實(shí)驗(yàn)，結(jié)合注漿前后孔內(nèi)實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果，可以對注漿加固施工對市政道路雜填土路基強(qiáng)度的改善結(jié)果進(jìn)行判斷，以此確定注漿加固的施工效果是否滿足預(yù)期設(shè)計(jì)的要求。案例工程在對注漿前的各孔進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的過程中，以每30cm3.5擊的規(guī)格進(jìn)行，而在施工后以相同規(guī)格進(jìn)行貫入時(shí)，發(fā)現(xiàn)路基的強(qiáng)度過大致使貫入不具有可操作性，可見注漿加固方法發(fā)揮了強(qiáng)化雜填土路基的實(shí)際效果。案例工程對注漿前后的雜填土路基進(jìn)行重型動(dòng)力觸探實(shí)驗(yàn)的過程中，發(fā)現(xiàn)注漿前后在每10cm擊打1次的規(guī)格下，注漿前后的最大值分別為9和3，最小值分別為3和1，平均值分別為5.05和1.9，這也證明了注漿加固方法的應(yīng)用使市政道路雜填土路基的強(qiáng)度提升[3]。另外，在注漿前，該段市政道路的雜填土路基在彎沉測試時(shí)，受路基過軟影響并未獲取測量結(jié)果，而在注漿后，彎沉實(shí)驗(yàn)所獲取的數(shù)據(jù)僅在設(shè)計(jì)的參數(shù)以下，說明注漿加固后路基的承載能力提升，這在一定程度上也說明注漿加固技術(shù)在此工程中應(yīng)用的有效性。

2.3 注漿加固法在市政道路雜填土路基中應(yīng)用的注意事項(xiàng)

2.3.1 壓力注漿的工藝方面

在需處理基礎(chǔ)選定、注漿設(shè)備確定、注漿管布設(shè)等方面完成的基礎(chǔ)上，要進(jìn)行壓力注漿，在壓力注漿的過程中要完成以下工藝：①利用電動(dòng)鉆孔機(jī)在布設(shè)鉆孔的位置進(jìn)行鉆孔，鉆孔的深度以設(shè)計(jì)標(biāo)高為依據(jù)；②通過注水，對膠管、無縫鋼管等進(jìn)行清理，使其暢通程度滿足暢通注漿的實(shí)際需要；③結(jié)合設(shè)計(jì)分次進(jìn)行打管，使使用的注漿管達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)高位置；④在灰漿攪拌機(jī)均勻攪拌水泥漿的同時(shí)，將攪拌的水泥漿吸入注漿泵，利用膠管、無縫鋼管等向注漿點(diǎn)輸送。在壓密注漿的過程中應(yīng)采用先注漿外排后注漿內(nèi)排的順序進(jìn)行，兩種排放注漿的間隔應(yīng)在24h以上，以此保證外排注漿后會(huì)重新形成結(jié)合體擋墻，使內(nèi)排管注漿時(shí)因壓力過大而出現(xiàn)溢漿問題的發(fā)生概率明顯縮減，對提升注漿質(zhì)量具有積極的作用。在外排管壓力注漿的過程中應(yīng)采取由上至下的注漿順序，這不僅可以使注漿液均勻分布，而且可以降低漿體外溢的概率，在發(fā)生冒漿的情況下，應(yīng)調(diào)整注漿的實(shí)際順序，應(yīng)用跳孔注漿或暫停注漿的方式對其進(jìn)行改善。在內(nèi)排管注漿的過程中，注漿的順序與外排管注漿基本相同。雖然案例工程采用自下而上的分段式注漿方法，但在具體操作的過程中，可以結(jié)合以上主講方法，對具體的注漿過程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.3.2 水玻璃灌注漿液的應(yīng)用方面

現(xiàn)階段在市政道路雜填土路基應(yīng)用注漿加固方法的過程中，除應(yīng)用水泥漿外，為提升水泥漿的凝結(jié)速度，通常會(huì)選擇將水泥漿與水玻璃漿同時(shí)向鉆孔注入，而水比例漿液關(guān)注的速度要結(jié)合水玻璃消耗量進(jìn)行調(diào)節(jié)，通常情況下，水玻璃在注漿加固中的應(yīng)用量為水泥重量的2%，而灌注的實(shí)際速度要結(jié)合現(xiàn)場具體的關(guān)注壓力、土層凝結(jié)程度等進(jìn)行調(diào)節(jié)，這對水玻璃溶液關(guān)注的專業(yè)性提出了較高的要求。

2.3.3 灌注漿液施工過程中的注意事項(xiàng)

在灌注的過程中，如果單個(gè)注漿孔的灌注漿液工作完成，應(yīng)以及進(jìn)行拔管，以此避免管孔被堵塞，通常情況下，時(shí)間應(yīng)控制在10min以內(nèi)；在斷續(xù)施工的過程中，為防止膠結(jié)堵管問題的發(fā)生，應(yīng)對管道進(jìn)行全面的沖水清洗，通常情況下斷續(xù)施工的時(shí)間在不小于2h的情況下，就要進(jìn)行清管處理。

3 結(jié)論

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到將注漿加固技術(shù)應(yīng)用于市政道路雜填土路基處理過程中，對提升市政道路的可靠性和安全性，延長市政道路的使用壽命等方面具有積極的作用，并在實(shí)踐中有意識(shí)的結(jié)合市政道路工程的實(shí)際特點(diǎn)對注漿加固方法進(jìn)行設(shè)計(jì)和應(yīng)用，這是市政工程水平提升的具體體現(xiàn)，應(yīng)不斷優(yōu)化和推廣。

[1]朱連利，張靈，訾軍，于思彬．壓密注漿在市政道路高填方路基處理設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探析[J]．北方交通，2015，04：101～104．

[2]繆琪，陳云嬌，辛翰嘯．注漿法在城市道路雜填土路基加固中的應(yīng)用[J]．城市道橋與防洪，2015，04：175～177+18．

[3]管延華．強(qiáng)度衰減路基穩(wěn)定性及其路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)研究[D]．中國礦業(yè)大學(xué)，2011．

U416.1

A

1004-7344（2016）26-0180-02

2016-8-26