文/畢文、陳勝權(quán)
高速公路經(jīng)過長時間使用其路基可能產(chǎn)生沉陷,導(dǎo)致路面變形或產(chǎn)生坑槽,嚴(yán)重影響高速公路正常通車使用。針對這種情況,可采用注漿方法處理路基沉陷病害,并通過注漿提高路基的強度,以此在解決現(xiàn)有病害的基礎(chǔ)上防止相同問題在后續(xù)通行中再次發(fā)生。而為了使路基注漿加固技術(shù)的應(yīng)用發(fā)揮出應(yīng)有的效果,我們有必要結(jié)合工程實際情況探究合理可行的施工技術(shù)。
某高速公路合同段全長約4.6km,按雙向八車道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,沿線分布有2 座橋梁和隧道。據(jù)調(diào)查,該合同段局部存在路基和橋臺跳車的問題,其原因為路基由于壓實度不足或填筑體產(chǎn)生壓縮變形導(dǎo)致工后沉降,尤其是不均勻沉降。
為有效抑制這一問題,防止造成更嚴(yán)重的后果,現(xiàn)決定采用注漿方法對路基進行加固,通過注漿使?jié){液起到固結(jié)、擠密與填充等作用,以此在提高路基整體強度的同時,改善其整體性,使加固后土體在整個平面與深度范圍內(nèi)都能和路基形成一個完整的結(jié)構(gòu)。
在路基中注入漿液后,漿液會在軟弱部位充分滲透,隨即達(dá)到壓密固結(jié)狀態(tài),將各類地質(zhì)缺陷消除,同時改善路基整體受力狀態(tài),增加承載力,遏制不均勻沉降現(xiàn)象的發(fā)生;從根本上消除原路基范圍內(nèi)存在的空洞與暗道,預(yù)防病害發(fā)生,有著很高的經(jīng)濟效益,而且工期較短,基本不會造成污染,是一種成熟且先進的路基加固方法[1]。
路基注漿加固的基本原理為使路基形成復(fù)合式地基,對土體強度予以改良,增強承載力,減少土體自身壓縮變形量,進而限制土體側(cè)向位移,最終起到避免路基沉降的作用。施工時,先在待注漿部位進行鉆孔,然后采用注漿設(shè)備將預(yù)先配制好的漿液通過一定壓力注入路基土體當(dāng)中,使?jié){液充分?jǐn)D密、填充與滲透,將存在于土體顆粒之間所形成的裂隙中的空氣與水?dāng)D出,迅速占據(jù)空間,降低土體孔隙比,最終使強度得到大幅提高。
注漿長度、寬度與深度均根據(jù)圖紙確定,具體情況為:K0+224~K0+235 段,注漿長度為11m,平均處理寬度為8.1m,平均處理深度為10m;K1+180~K1+205 段,注漿長度為25m,平均處理寬度為8.4m,平均處理深度為8m;K1+979~K1+987 段,注漿長度為8m,平均處理寬度為11.1m,平均處理深度為12m;K2+170~K2+196 段,注漿長度為26m,平均處理寬度為8.9m,平均處理深度為9.5m;K4+380~K4+391段,注漿長度為11m,平均處理寬度為26.5m,平均處理深度為13m。
注漿孔按照正三角形進行布置,注漿孔之間的距離為1.5m,注漿按照從外到內(nèi)的順序進行,提高注漿加固效果。
為確保注漿加固施工順利完成,根據(jù)現(xiàn)場實際情況配備以下施工設(shè)備:200 型轉(zhuǎn)盤式鉆機,2 臺;200L灰漿攪拌機,2 臺;HBW50/1.5 注漿泵,2 臺;8m3灑水車,1 輛;發(fā)電機組,2 臺。所有施工設(shè)備使用前都應(yīng)進行檢驗與標(biāo)定[2]。
注漿材料主要為水泥漿,水泥為32.5 普硅水泥。按照相關(guān)檢驗和評定標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格檢測進場水泥,進場后的水泥需按照要求做好儲存工作,以免水泥由于受潮結(jié)塊或發(fā)生變質(zhì)影響使用,造成資源浪費。漿液的水灰比按0.7~0.9 控制,同時采用不超過0.4~0.8MPa的注漿壓力。
以現(xiàn)場測放出的各個點位為依據(jù)進行鉆機就位,將鉆機安放穩(wěn)定,同時對其水平度與垂直度進行調(diào)整,然后放置配套的其他設(shè)備,如制漿機與注漿機等,對注漿管線進行固定。需要注意的是,注漿管線的長度不可太大,以30~50m 為宜,否則會導(dǎo)致壓力損失。最后將水泥和水等原材料準(zhǔn)備齊全。
鉆孔利用鉆機進行,使用直徑為43mm 的鉆頭,在鉆進的同時還需使用普管予以護壁。鉆進方法為干鉆法,整個鉆進過程都不可加水,否則可能導(dǎo)致路基被水浸泡,使原結(jié)構(gòu)破壞。鉆孔深度按照設(shè)計要求嚴(yán)格控制。
按照1∶1.25 的比例進行漿液配制,以制漿機的容量為依據(jù)稱取足夠數(shù)量的拌和水,然后將其加入制漿機中,再按照經(jīng)試驗確定的水灰比進行漿液配制,啟動制漿機,在攪拌的同時持續(xù)加入水泥。漿液的攪拌時間一般不能短于3min,完成攪拌的漿液不能存在沉淀,攪拌完成的漿液放到儲漿桶內(nèi)儲存。桶內(nèi)的漿液應(yīng)采用人工持續(xù)攪拌,避免漿液發(fā)生離析沉淀。
因注漿壓力和路基土體強度與重度、初始應(yīng)力、鉆孔深度、鉆孔位置與注漿的次序有關(guān),并且這些影響因素往往無法準(zhǔn)確確定,所以在正式施工開始前,有必要通過試驗并結(jié)合當(dāng)?shù)仄渌愃乒こ坛晒?jīng)驗來確定適宜的注漿壓力。本次路基注漿加固施工采用的注漿壓力為0.4~0.8MPa,屬于常規(guī)注漿壓力。
在標(biāo)準(zhǔn)的注漿壓力條件下,注漿孔的實際注漿量在1L/min 以內(nèi)時,先穩(wěn)壓2~3min 的時間,如果期間壓力沒有下降或下降幅度在5%以內(nèi),則說明達(dá)到終孔標(biāo)準(zhǔn),方可停止注漿。
注漿完成后將套管拔出,并立即用細(xì)石子混凝土對注漿孔進行封堵,然后沖洗漿液流動路徑上的所有設(shè)備,如儲漿桶、注漿泵、制漿機與注漿管等,以免殘留的漿液凝固影響下一個孔位的正常使用,沖洗干凈的設(shè)備移動到下一個注漿孔位并采用相同的方法進行施工。
5.7.1 對比注漿開始前與完成后的物探成果資料,以確定注漿帶來的變化,進而明確注漿效果。
5.7.2 對比注漿開始前與完成后的鉆孔注水試驗結(jié)果(即單位長度實際吸水量),以此確定注漿效果。如果注漿完成后單位長度實際吸水量不超過注漿開始前3%,則說明沒有漏水的情況,注漿效果良好。
5.7.3 按照總量3%進行鉆孔檢查,視取芯漿液實際填充情況確定注漿效果。
5.8.1 施工開始前對沉降具體位置予以準(zhǔn)確測定,為注漿加固范圍的確定提供參考。
5.8.2 注漿孔的鉆進應(yīng)實施跳孔,且不可將所有鉆孔鉆進完成后才注漿,否則將產(chǎn)生嚴(yán)重的串漿。注漿應(yīng)按照從兩側(cè)到中間的順序進行,以保證實際的注漿質(zhì)量。
5.8.3 注漿時認(rèn)真做好相關(guān)記錄,包括注漿的數(shù)量、壓力、時間和注漿時的地面狀況,如是否發(fā)生水平位移、冒漿和沉降等;此外,還需根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)繪制注漿數(shù)量、壓力和時間之間的關(guān)系曲線。
5.8.4 在注漿的整個過程中必須做好各項資料與數(shù)據(jù)的記錄、整理和分析。
5.8.5 注漿完成后,盡快利用細(xì)石混凝土對注漿孔進行封閉,使注漿孔達(dá)到飽滿。
路基注漿加固施工中可能發(fā)生以下幾種問題,對不同問題應(yīng)及時采取有效措施處理:
注漿時,如果發(fā)生冒漿或漏漿,需立即根據(jù)現(xiàn)場實際情況采取以下措施處理:表面封堵;在漿液中添加適量的速凝劑;降低泵送壓力;使用濃漿注入;限制注漿流量;間歇注漿。
注漿時一旦發(fā)生串漿,若發(fā)生串漿的孔具有進行注漿的條件,則可與當(dāng)前注漿孔一同注漿,但要注意一個注漿泵只能負(fù)責(zé)一個注漿孔;而發(fā)生串漿的孔不具備進行注漿的條件時,需使用木塞將其塞住,在當(dāng)前注漿孔完成注漿后,對發(fā)生串漿的孔進行掃孔,最后重新鉆進與注漿。
注漿過程必須保持連續(xù),若由于停電或設(shè)備故障導(dǎo)致注漿發(fā)生中斷,則需按照下列原則實施處理:首先應(yīng)盡可能早的使注漿恢復(fù)正常,若注漿無法在短時間內(nèi)恢復(fù)正常,則應(yīng)對鉆孔進行沖洗;如果鉆孔已經(jīng)無法沖洗或沖洗效果不佳,則需在掃孔之后重新注漿。在注漿恢復(fù)正常時,要用注漿剛開始時使用的漿液進行注漿,當(dāng)實際注漿率和注漿中斷之前的注漿率相近,則可使用注漿中斷之前使用的漿液繼續(xù)注漿;而當(dāng)實際注漿率比注漿中斷之前的注漿率小時,則要用濃漿繼續(xù)注漿。在注漿恢復(fù)正常狀態(tài)后,若注漿率比注漿中斷之前的注漿率小很多,且在短時間內(nèi)無法吸漿,則應(yīng)采取有效的補救措施,比如提高臨近注漿孔的實際注漿壓力或增加注漿孔。
綜上所述,注漿加固是高速公路路基常用加固方法,具有施工簡單、經(jīng)濟性好和效果顯著等優(yōu)勢。該合同段的路基注漿加固施工已經(jīng)完成,經(jīng)實踐驗證了以上施工方法的合理性與有效性,可以為類似高速公路路段的路基注漿加固施工提供技術(shù)參考。