文/熊光俊

1 注漿施工技術(shù)概述

路基注漿施工主要借助注漿設(shè)備鉆孔，并在液壓、氣壓等原理下，采用注漿管將漿均勻分層注入軟弱地層，通過漿液的滲透、填充及擠密作用徹底排出軟弱地層內(nèi)的水分與空氣后充滿間隙，以減少間隙、提升強度。待漿液凝結(jié)后便會與原軟弱地層膠結(jié)為強度大、防水性能強、物化穩(wěn)定性良好的整體性結(jié)構(gòu)，達到軟弱病害路基加固的目的。

2 工程概況及施工方案設(shè)計

2.1 工程概況

某公路南段設(shè)計樁號K045+340～K109+690，全長64.35km，2018年年底建成并交付使用。在試運行過程中，局部段路基存在路面下沉、邊坡滑移等現(xiàn)象，個別路段邊坡滑移甚至將混凝土路面拉裂，導(dǎo)致裂隙持續(xù)延伸擴大，嚴重危害到安全行車。為徹底消除路基路面安全隱患，2019年對病害路段進行了加固處理，但并未從根本上解決問題，病害隱患仍然存在且愈演愈烈。K067+511.2～K068+146 段混凝土拉裂寬度達21.2mm，沉降高差1.43cm，其余路段也存在不同程度拉裂與裂隙，公路路用性能嚴重下降，為此，必須對病害路段進行二次加固。

本公路所在地區(qū)主要為低山丘陵地貌，圓形丘陵頂部較為渾圓，且丘陵互不相連，自然坡度在10～30°范圍，山坡和坡頂之間覆蓋厚度不等的殘坡積層，沖溝內(nèi)為坡洪基層，路基沿線所覆蓋的砂巖、粉砂巖等抗風(fēng)化能力不強，在高填方及沖垮溝等區(qū)域普遍存在混凝土面板拉裂、路基沉降、路肩下沉，裂縫寬度較大等問題。究其原因主要是由于填方地段填土碾壓欠密實，填土結(jié)構(gòu)松散，地下水排泄不暢導(dǎo)致路基土體濕陷、擠壓變形，未將路基基礎(chǔ)面淤泥質(zhì)粉土和軟基徹底清除，在行車等荷載作用下導(dǎo)致路基土局部液化流變，出現(xiàn)豎向和側(cè)向變形及沉降破壞。具體見下表。

表1 各路段病害及原因

2.2 施工方案設(shè)計

通過提升病害路段強度土體強度，將路基和構(gòu)筑物之間的孔隙回填至設(shè)計強度，使填方路基力學(xué)強度與密實性顯著增強，阻止地下水對路基的滲透性破壞，保證路床與混凝土路面恢復(fù)至設(shè)計標(biāo)高。

根據(jù)對本公路地質(zhì)條件及沉陷病害原因的分析，擬定以下加固方案：對于路基沉降已基本趨于穩(wěn)定且路面與路床間存在孔隙的病害部位，應(yīng)回填注漿、擠密注漿；對于K102+440～K102+875等高填方、跨沖溝路基和邊坡變形路段，應(yīng)注漿后將鋼筋插入注漿孔內(nèi)，形成支擋樁群，阻止路基沿邊坡向臨空面滑動，對高填方、混凝土路面裂縫較寬部位還應(yīng)進行擠密注漿；對于K087+296～K99+433 段因地下水排水不暢、邊坡填土體被破壞的路肩下沉、路面裂縫施工段，應(yīng)在注漿施工的基礎(chǔ)上增設(shè)邊坡滲溝加速排水。

3 注漿施工工藝

3.1 選擇注漿機具

路基沉陷注漿技術(shù)分為純壓力式注漿和循環(huán)式注漿兩種。前者主要適用于吸漿量較大的一般土體，后者則適用于吸漿量小的裂隙巖體。根據(jù)本工程地質(zhì)條件，鉆孔設(shè)備選用XY-100 型回旋式鉆機或沖擊鉆機。按照漿液濃度決定采用配備拌料筒和高壓注漿管路系統(tǒng)的BW-150 型注漿泵。為保證注漿管路暢通，注漿泵設(shè)計工作壓力應(yīng)為注漿壓力最大值的1.5 倍。拌和機械應(yīng)確保漿液連續(xù)均勻拌制，在注漿泵和注漿孔口增設(shè)壓力表[1]。

3.2 選定注漿材料

公路路基沉陷注漿是在設(shè)計注漿壓力下，使?jié){液克服阻力不斷入滲孔隙及裂隙，注漿壓力越大，則裂隙吸漿量越多，漿液擴散距離也越大。在保證地層結(jié)構(gòu)不被破壞情況下完成注漿，漿液尺寸必須比土體裂隙尺寸小，才能保證漿液符合可灌性[2]。所以，必須根據(jù)土體條件、注漿目的等加強注漿材料選擇，保證注漿施工效果。注漿材料通常由主劑、溶劑、外加劑等按設(shè)計比混合而成。

3.2.1 主要材料

本工程選用強度等級42.5 的普通硅酸鹽水泥，水灰比根據(jù)吸漿量確定為0.8 和0.5，單孔水泥注入量在1.0t 以上時，摻加設(shè)計比例的粉煤灰混合漿液為注漿材料，水：水泥：粉煤灰配合比為0.5∶1∶0.35，注漿材料的抗壓強度應(yīng)至少為5MPa。

3.2.2 速凝劑與緩凝劑

純水泥漿液凝結(jié)時間較長，很容易受到水的稀釋與沖刷。為此，在純水泥漿液中摻加一定比例的速凝劑，縮短水泥漿液凝固時間，本工程摻加水泥重量3%的水玻璃或5～25%的石灰。

按照設(shè)計比在水泥漿液中摻加水玻璃或石灰后如果漿液凝結(jié)時間過短，無法符合設(shè)計要求的情況下，則可摻加水泥重量2～3.5%的磷酸二氫銨等緩凝劑，適當(dāng)延長漿液凝結(jié)時間并提升漿液在土體和裂隙中的滲透力[3]。

3.3 漿液配置

對全部制漿材料應(yīng)進行稱量，并將稱量誤差控制在5%以內(nèi)，漿液攪拌均勻后進行密度測量。純水泥漿液使用普通拌合機攪拌時時間應(yīng)至少為90s，使用拌合機攪拌時間至少30s。使用前進行漿液過篩處理，漿液制備后4h 內(nèi)必須用完。細水泥漿液及穩(wěn)定漿液應(yīng)摻加減水劑后通過攪拌機拌合均勻，按照試驗結(jié)果控制拌合時間，細水泥漿液制備好后應(yīng)在2h 內(nèi)用完。漿液輸送速度應(yīng)控制在1.5～2.0m/s，漿液溫度應(yīng)不超出10～40℃。

3.4 布設(shè)注漿孔

在各加固處理段布設(shè)2～3 個勘探孔，用于檢查該處理段填筑土實際厚度、分層結(jié)構(gòu)及密實度等情況。由技術(shù)人員根據(jù)檢查結(jié)果進行填筑土質(zhì)量、不良地質(zhì)等問題的判斷，探明造成路肩沉降、混凝土路面開裂等的具體原因，進一步確定注漿孔深度。本工程勘探孔孔深為穿過路基并深入原狀粉質(zhì)土1～2m。

注漿孔孔深為深入填方路基0.3～0.5m，對于軟基應(yīng)深入0.5～0.8m。注漿孔布設(shè)型式包括梅花形、方格形和六角形等，方格形注漿孔方便注漿孔的補加，對于地形復(fù)雜區(qū)域較為適用；梅花形和六角形注漿孔補加難度大。本工程預(yù)計注漿后無需再進行注漿孔補加，按梅花狀進行注漿孔布設(shè)，第Ⅰ序孔距控制在5.0m，第Ⅱ序孔距應(yīng)控制在2.5m，回填注漿和擠密注漿行距分別控制在3.0m 和2.5m。鉆孔布設(shè)位置誤差保持在5cm 以內(nèi)，孔垂直度誤差不超過1.5%，孔底沉渣厚度最大為20cm。

3.5 注漿壓力及注漿方法

根據(jù)上覆土層厚度和試驗所確定的本公路工程路基沉陷注漿壓力為0.2～0.4MPa。注漿施工分二序孔進行，每孔應(yīng)自下而上分段注漿，每段注漿深度0.75m，每孔注漿2～3 遍，直至達設(shè)計注漿量[4]。

注漿開始前必須全面檢查施工機械、儀器儀表、注漿管路、注漿材料等到場情況及性能。注漿一旦開始必須連續(xù)進行，不得中斷。注漿量應(yīng)控制在8～10L/s。在壓注拌合均勻漿液的過程中不斷攪拌，注漿過程中隨著壓力由小變大，注漿量也隨之逐漸增加，待注漿壓力達1.0MPa 時穩(wěn)壓3min 后結(jié)束一孔注漿。如果注漿過程中注漿量沒有原因地超常增加，表明注漿孔內(nèi)可能存在裂隙，必須停止注漿，待孔內(nèi)漿液凝固后再恢復(fù)注漿。

3.6 注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

待注漿達到設(shè)計終壓壓力要求且穩(wěn)壓15min 即可結(jié)束注漿。若出現(xiàn)地面冒漿現(xiàn)象，應(yīng)暫停注漿并封堵冒漿口或繼續(xù)間歇注漿，待注漿量達設(shè)計值時結(jié)束。注漿結(jié)束后，通過混凝土按至少30cm 的設(shè)計封填深度封孔處理，并待封孔層混凝土達設(shè)計終凝強度后移位至下一注漿孔。

4 注漿效果檢查

4.1 鉆孔取芯試驗

根據(jù)對不同序孔路基土樣的分析發(fā)現(xiàn)，混凝土路面以下1.0m 處的土體注漿難度較大，1.0m 以下的土體分層厚度大且界面已經(jīng)充填有0.2～1.0m 厚的水平狀漿脈，連續(xù)性符合設(shè)計要求。注漿孔沿填土呈網(wǎng)脈狀、薄層狀分布，且漿脈厚度在0.6～1.0cm 范圍內(nèi)，僅局部呈2.5～15cm 厚的塊狀。所以，漿液充填分布廣泛，形態(tài)多樣，路基土體內(nèi)各類孔隙充填效果良好[5]。

4.2 標(biāo)貫試驗

本公路路基沉降病害注漿加固施工結(jié)束后，標(biāo)貫試驗結(jié)果表明，注漿施工前擊數(shù)最小值Nmin=3 擊，最大值Nmax=6 擊，標(biāo)準(zhǔn)值N=4 擊，承載力標(biāo)準(zhǔn)值為126kp；注漿施工后標(biāo)貫試驗N 值顯著提高，Nmin=8 擊，最大值Nmax=14 擊，標(biāo)準(zhǔn)值N=11 擊，承載力標(biāo)準(zhǔn)值升至280kp。壓密注漿施工路基加固效果顯著，路基承載力提高。

5 結(jié)語

本公路路基沉陷段注漿施工結(jié)果表明，注漿施工技術(shù)因免去了開挖換填施工環(huán)節(jié)，避免了開挖廢棄物對環(huán)境的污染，使加固施工時間大大縮短，注漿施工對天氣及施工環(huán)境要求較低，施工設(shè)備材料要求簡單。注漿加固施工過程中可以半幅施工，對交通通行影響較小，加固效果良好，經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益十分顯著。