央宗

（香格里拉市交通運(yùn)輸局，云南 香格里拉 674400）

0 引言

公路建成后，其路基因填土、地基等方面的因素可能產(chǎn)生沉陷，給路面結(jié)構(gòu)造成破壞，嚴(yán)重影響正常和安全行車。因此，當(dāng)檢查發(fā)現(xiàn)沉陷病害后，必須采取有效措施加以處理。目前最常用也是最有效的加固方法為注漿加固，而為了保證注漿加固效果，有必要結(jié)合工程實(shí)際情況，深入分析和探討其施工技術(shù)。

1 工程概況

某公路路段通車一段時(shí)間后，因交通流量相對(duì)較大，加之重車數(shù)量較多，導(dǎo)致部分路段產(chǎn)生不均勻沉降現(xiàn)象，使路面開裂，為保證公路服務(wù)質(zhì)量，經(jīng)實(shí)地調(diào)查與了解，發(fā)現(xiàn)部分路段的空洞率較高，如表1 所示，對(duì)此設(shè)計(jì)決定采用注漿的方法處理沉陷區(qū)域。

表1 各里程分段空洞率

2 路基沉陷產(chǎn)生的原因

根據(jù)前期地質(zhì)勘查成果，確定了導(dǎo)致該路段路基產(chǎn)生沉陷的具體原因。從勘查成果可知，該路段沉陷區(qū)域存在一定程度的空洞，存在塌陷病因。通過進(jìn)一步分析，導(dǎo)致該路段路基產(chǎn)生沉陷的具體原因包括下列幾點(diǎn)。

第一，填筑層的性質(zhì)較差。從勘查資料可知，填筑土層的層厚相對(duì)較大，保持在3.40～7.60m 范圍內(nèi)，很難在自重作用下達(dá)到固結(jié)，受荷載持續(xù)作用后，容易產(chǎn)生明顯工后沉降。另外，經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)可知，填筑時(shí)使用的土料有很大孔隙，這也是導(dǎo)致工后沉降產(chǎn)生的原因之一[1]。

第二，區(qū)域地下水位下降導(dǎo)致地基承載力不斷降低。從勘查資料可知，地基原狀土下部分布灰黑色粉土及炭質(zhì)灰?guī)r，其層厚在5～6m 范圍內(nèi)，水穩(wěn)性較差。因路基填筑與開挖施工會(huì)使地下水系流向發(fā)生很大變化，使局部產(chǎn)生軟化，導(dǎo)致承載力降低。

第三，填方與挖方路基在工程性質(zhì)上存在較大差異引起不均勻沉降現(xiàn)象。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，該路段右側(cè)填方路基填土屬于近似飽和狀態(tài)的軟土，但左側(cè)挖方路基的路基土相對(duì)干燥，兩側(cè)填土在工程性質(zhì)上存在顯著差異。在這種情況下，受交通荷載持續(xù)作用會(huì)使路基產(chǎn)生不均勻沉降、部分位置的承載力降低、基層與面層產(chǎn)生裂縫[2]。

第四，路面養(yǎng)護(hù)與維修不徹底或不及時(shí)導(dǎo)致路面上的雨水或積水不斷下滲。路面產(chǎn)生裂縫后，沒有及時(shí)加以修補(bǔ)，路面上的雨水與積水通過裂縫不斷下滲，進(jìn)入到填土層當(dāng)中，導(dǎo)致上路床填土自身性質(zhì)變差，加快路面破壞與損壞速度加劇沉陷。

3 注漿法優(yōu)勢(shì)

以漿液為固化劑通過在軟弱部位填充，借助漿液自身固化作用（包括壓密與膠結(jié)）消除不同地質(zhì)缺陷，改善路基整體結(jié)構(gòu)實(shí)際受力，增強(qiáng)承載能力，預(yù)防不均勻沉降現(xiàn)場(chǎng)的發(fā)生[3]。

注漿法主要具有以下幾方面優(yōu)勢(shì)：

第一，能從根本上消除路基整體不均勻變形現(xiàn)象，從而使病害得到根本上的防治。

第二，該方法有很高的綜合經(jīng)濟(jì)效益。

第三，工期普遍較短，且對(duì)現(xiàn)場(chǎng)無明顯污染，有利于文明施工目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

第四，技術(shù)較為先進(jìn)，施工方法經(jīng)過不斷的應(yīng)用和實(shí)踐已經(jīng)相對(duì)成熟，效果顯著、可靠。

從波特蘭水泥正式問世后，水泥注漿法成為工程領(lǐng)域最常用的一種注漿方法。然而，普通水泥的顆粒相對(duì)較粗，可以灌注砂礫石或直徑超過0.2～0.3mm的孔隙[4]?；诖?，為保證水泥漿的可灌性，需適當(dāng)增大水泥顆粒細(xì)度。部分國(guó)家已經(jīng)研制出超細(xì)水泥，采用超細(xì)水泥能灌注滲透系數(shù)在10-3～10-4cm/s 范圍內(nèi)的細(xì)砂及巖石中存在的微細(xì)裂隙，表現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢(shì)，屬粒狀灌漿材料范疇。丙凝作為水溶性高分子化學(xué)漿材，它的黏度和水相近，在巖石細(xì)裂縫、中細(xì)砂層中廣泛應(yīng)用，作為防滲灌漿材料與動(dòng)水堵漏材料。然而，這種漿材存在一定毒性，對(duì)空氣及地下水都有可能造成污染，所以現(xiàn)在已經(jīng)停止使用了。20 世紀(jì)80年代初期美國(guó)研制出一種新型漿材，即AC400，我國(guó)在隨后也研制出一種新型漿材，即AC-MS，該漿材具有與丙凝類似的技術(shù)性能，但毒性只有丙凝的1%，可作為理想加固漿材使用。除此之外，日本也研制出了一種新型非堿性硅酸鹽漿材，它能從根本上避免對(duì)地下水造成堿性污染，且黏度很低，而凝膠強(qiáng)度卻很高，基本不會(huì)使地下水性質(zhì)發(fā)生變化[5]。

4 路基注漿加固施工

4.1 加固原理

路基加固目標(biāo)為形成穩(wěn)定性與可靠性較高的復(fù)合地基，通過提高土體強(qiáng)度增強(qiáng)地基自身承載能力，減少或避免土體產(chǎn)生壓縮變形或側(cè)向位移。對(duì)壓力注漿而言，是指在鉆孔后利用特定設(shè)備把漿液以一定壓力灌注到路基內(nèi)，之后通過加密、充填及滲透，促進(jìn)土顆粒之間裂隙存在的空氣與水的排除，用漿液占據(jù)其空間，以此減小路基土的孔隙比，最終提高路基土的整體強(qiáng)度[6]。

4.2 加固范圍

注漿平面范圍：沿路線方向沉陷產(chǎn)生區(qū)域兩端分別+4m；注漿寬度為半幅路基寬度。注漿孔深度和填筑體厚度有關(guān)，需根據(jù)填筑體厚度確定適宜的注漿孔深度，一般情況下，填筑體厚度為-1.0～1.5m。注漿孔之間的距離為1m，成梅花形。具體的注漿順序?yàn)橄韧夂髢?nèi)，以此形成完整的帷幕[7]。

4.3 注漿設(shè)備

該次路基注漿加固施工所用設(shè)備如表2 所示。

表2 路基注漿加固施工設(shè)備

4.4 鉆孔及注漿

4.4.1 注漿材料

注漿材料以P.032.5 硅酸鹽袋裝水泥為主，按照質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)真檢測(cè)進(jìn)場(chǎng)的水泥材料，并在施工時(shí)認(rèn)真做好水泥的儲(chǔ)存和使用，避免水泥受潮導(dǎo)致失效。漿液的水灰比按照1∶1 控制，注漿壓力采用0.2MPa。

4.4.2 施工工藝流程

路基注漿加固施工需按照以下工藝流程進(jìn)行：場(chǎng)地清理—監(jiān)理報(bào)驗(yàn)—測(cè)量放線—機(jī)具定位—鉆進(jìn)—終孔檢查—設(shè)備調(diào)整—設(shè)備安裝—參數(shù)核定—注漿—結(jié)束封孔—監(jiān)理報(bào)驗(yàn)—質(zhì)量檢驗(yàn)—資料整理。

4.4.3 各工序施工方法

（1）鉆機(jī)與注漿設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)就位

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)放的點(diǎn)位進(jìn)行鉆機(jī)就位，將鉆機(jī)放置平穩(wěn)，同時(shí)對(duì)其垂直度進(jìn)行調(diào)整。在鉆機(jī)就位的同時(shí)，還應(yīng)放置其他設(shè)備，包括制漿機(jī)與注漿機(jī)，注漿管線的長(zhǎng)度不能太大，按照30～50m 控制即可，否則將產(chǎn)生壓力損失，此外還要在現(xiàn)場(chǎng)備好漿液的拌和水與袋裝水泥。

（2）鉆孔

鉆孔借助鉆機(jī)進(jìn)行，鉆孔方式在沒有特殊要求時(shí)不可水鉆，以干鉆為主，期間不能以任何理由加水，否則會(huì)導(dǎo)致路基損壞。

（3）漿液配制

嚴(yán)格按照1∶1 的配比進(jìn)行漿液配制，拌和水的數(shù)量按照制漿機(jī)容量確定，將水注入到制漿機(jī)中后，按要求的水灰比加入適量水泥，然后開啟制漿機(jī)開始拌和漿液。攪拌持續(xù)時(shí)間需達(dá)到3min 以上，當(dāng)漿液沒有明顯沉淀時(shí)方可，攪拌完成的漿液利用儲(chǔ)漿桶臨時(shí)儲(chǔ)存。儲(chǔ)存在儲(chǔ)漿桶中的漿液也要持續(xù)攪拌，以免發(fā)生沉淀和離析。另外，在必要的情況下還需使用過濾網(wǎng)對(duì)攪拌完成的漿液進(jìn)行過濾，以除掉雜質(zhì)，防止給之后的注漿造成影響。

（4）注漿壓力

注漿壓力和很多因素有關(guān)，如土體重度、強(qiáng)度、初始應(yīng)力、鉆孔深度、鉆孔位置與注漿次序，并且還有一些因素很難確定，所以需在正式注漿前通過試驗(yàn)確定適宜的注漿壓力，該次注漿加固施工將注漿壓力確定為0.2MPa。

（5）終孔標(biāo)準(zhǔn)

在設(shè)計(jì)要求的壓力條件下注漿量在1L/min 以內(nèi)，連續(xù)穩(wěn)壓2～3min 的時(shí)間，如果壓力不再降低或降低不超過5%，則即可完成注漿[8]。

（6）封孔移機(jī)

注漿完成后先將套管取出，然后用細(xì)石混凝土進(jìn)行封孔，并對(duì)儲(chǔ)漿罐、注漿泵與制漿機(jī)進(jìn)行沖洗，將鉆機(jī)等設(shè)備移動(dòng)至下一個(gè)鉆孔的位置。

（7）注漿效果檢查

第一，在注漿開始前與完成后都需要對(duì)成果資料進(jìn)行對(duì)比，以確定注漿效果。

第二，在注漿開始前與完成后都要對(duì)孔洞實(shí)際吸水量做對(duì)比，進(jìn)而確定注漿后達(dá)到的效果。在注漿結(jié)束以后，鉆孔吸水量不能超過注漿前的3%～5%，同時(shí)不能漏水。

第三，按照總鉆孔數(shù)的3%進(jìn)行鉆孔檢查，以取芯后漿液充填情況為依據(jù)確定注漿效果。

4.5 施工注意事項(xiàng)

第一，施工開始前對(duì)產(chǎn)生沉陷的位置進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定。第二，孔洞鉆進(jìn)應(yīng)采取跳孔的方法實(shí)施，不允許將孔洞全部鉆完后再予以注漿，因?yàn)檫@樣可能產(chǎn)生串漿的問題。一般先灌注兩側(cè)的孔，再灌注中間的孔，這樣有利于保證灌漿后的效果。第三，在注漿過程中應(yīng)切實(shí)加強(qiáng)地面觀測(cè)和記錄。第四，注漿期間務(wù)必做好各項(xiàng)資料與數(shù)據(jù)信息的收集和記錄分析工作。第五，注漿完成后盡快使用細(xì)石混凝土對(duì)鉆孔進(jìn)行封閉。

4.6 施工中容易出現(xiàn)的問題與處理

首先，注漿期間一旦發(fā)現(xiàn)冒漿和漏漿事故，要通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)查確定可行的處理方法，現(xiàn)在比較常用的方法有下列幾種：一是表面封堵；二是添加速凝劑；三是低壓泵送；四是采用濃漿；五是限流；六是間歇式注漿。

其次，注漿時(shí)如果發(fā)生串漿，當(dāng)串漿孔有注漿條件時(shí)，可一同實(shí)施注漿，但要保證每個(gè)泵機(jī)對(duì)應(yīng)一個(gè)孔洞，注漿結(jié)束后，對(duì)發(fā)生串漿現(xiàn)象的孔應(yīng)立即掃孔，并重新開始鉆進(jìn)和漿液補(bǔ)充。

最后，注漿應(yīng)保持連續(xù)，如果因故中斷，則要按照下列原則處理：盡可能早的恢復(fù)正常注漿，否則要對(duì)鉆孔進(jìn)行沖洗，當(dāng)無法進(jìn)行沖洗或沖洗后無效時(shí)，需在掃孔后進(jìn)行注漿。注漿恢復(fù)正常后，需使用開注時(shí)使用的漿液進(jìn)行注漿，若注入率和注漿中斷之前接近，則可用注漿中斷前使用的漿液繼續(xù)注漿；而若注入率和注漿中斷前相比較小，則應(yīng)加濃漿液；注漿恢復(fù)正常后，若注入率與注漿中斷前相比減少很多，并且在較短的時(shí)間內(nèi)停止吸漿，則要采取有效的補(bǔ)救措施，如適當(dāng)提高注漿壓力。

4.7 質(zhì)量控制與檢驗(yàn)

第一，分批供應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求的注漿材料，同時(shí)要及時(shí)進(jìn)行檢查驗(yàn)收，切實(shí)做好材料的保管及發(fā)放使用。施工中使用的所有材料都應(yīng)經(jīng)過嚴(yán)格的檢驗(yàn)且確認(rèn)合格，否則不允許在施工中使用。

第二，在注漿開始前與完成后都應(yīng)通過注水試驗(yàn)確定單位長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的吸水量，以此確定實(shí)際的注漿效果。注漿完成后，單位長(zhǎng)度鉆孔吸水量不能超過注漿前3.0%～5.0%，同時(shí)不能漏水。

4.8 安全措施

路基注漿加固施工條件較為惡劣，而且需要使用很多機(jī)械設(shè)備，所以容易產(chǎn)生安全問題，施工中必須制定有效的安全措施。

4.8.1 機(jī)械安全

第一，全體機(jī)械設(shè)備操作員和施工車輛駕駛員都務(wù)必取得上崗證，否則不允許上機(jī)操作，并且還應(yīng)對(duì)全體操作員實(shí)施建檔，實(shí)行專業(yè)管理。

第二，機(jī)械操作者需根據(jù)相關(guān)規(guī)定在工作開始前做好制度檢查，并在工作過程中注意進(jìn)行觀察，最后則要落實(shí)好保養(yǎng)制度。

第三，機(jī)械設(shè)備操作室要達(dá)到干凈整潔，不能存放容易起火和爆炸的物品。

4.8.2 用電安全

第一，現(xiàn)場(chǎng)所有可移動(dòng)設(shè)備都應(yīng)使用絕緣電纜，當(dāng)需要從道路上橫穿時(shí)，需在穿管后進(jìn)行埋地。第二，現(xiàn)場(chǎng)的配電箱與開關(guān)箱必須使用標(biāo)準(zhǔn)電箱，其開關(guān)電器應(yīng)保持完整，且接線正確，采用合乎標(biāo)準(zhǔn)的漏電保護(hù)器。對(duì)于金屬外殼電箱，還應(yīng)做好接地保護(hù)或接零保護(hù)。

4.8.3 現(xiàn)場(chǎng)安全

第一，施工開始前由建設(shè)方、監(jiān)理方邀請(qǐng)專家到場(chǎng)提供指導(dǎo)，并做好各項(xiàng)安全防范。

第二，每個(gè)班組在正式上崗前都要做好安全交底，明確所有安全要點(diǎn)。

第三，施工現(xiàn)場(chǎng)的所有機(jī)械設(shè)備都用聽從統(tǒng)一指揮，現(xiàn)場(chǎng)所有人員都應(yīng)穿好反光背心。

第四，在作業(yè)區(qū)外圍埋設(shè)圍擋，彩鋼瓦擺設(shè)長(zhǎng)度自作業(yè)區(qū)每端延伸20m。在彩鋼瓦周圍擺設(shè)間距為2m 的反光錐。

第五，在作業(yè)區(qū)之前約500m 的位置設(shè)置限速牌和前方施工的指示標(biāo)識(shí)。

5 結(jié)語

綜上所述，路基沉陷是公路常見問題，其根本原因在于路基變形、位移，注漿加固法是解決這一問題最常用也是最有效的方法。目前，該路段路基沉陷注漿加固施工已順利完成，且經(jīng)檢查確認(rèn)注漿效果良好，所用注漿施工方法合理可行，值得類似工程參考借鑒。