李博

（河北高速公路集團(tuán)有限公司青銀分公司，河北石家莊 050091）

0 引言

注漿加固技術(shù)是將具有特定性質(zhì)的材料或者漿液，通過高壓注入到巖土體的內(nèi)部，對(duì)原有巖土體進(jìn)行充填或置換，經(jīng)過一定時(shí)間的凝固后，對(duì)原有土體進(jìn)行加固、防滲或者堵漏的一種技術(shù)。在高速公路路基施工過程中，往往會(huì)出現(xiàn)軟弱地基等情況，在受力不均勻的情況下，從而產(chǎn)生路基的不均勻沉降，因此在路基施工前需要對(duì)軟弱地基進(jìn)行處理。注漿加固技術(shù)具有施工快、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在高速公路建設(shè)中應(yīng)用廣泛，在淤泥、淤泥質(zhì)土、黏性土、粉土、黃土、砂土、人工填土和碎石土等地基中的加固效果較好，在含有較多的大粒徑塊石、堅(jiān)硬黏性土、卵礫石、大量植物根莖或有較多有機(jī)質(zhì)的地基中的加固效果稍差。本文以青銀高速公路養(yǎng)護(hù)為背景，對(duì)注漿加固技術(shù)在高速公路路基建設(shè)中的應(yīng)用進(jìn)行闡述，供同類工程參考。

1 工程概況

青銀高速公路河北段是河北南部重點(diǎn)工程，打通全國五縱七橫的同時(shí)，大幅緩解了G308國道的交通壓力。青銀高速公路河北段于2005年底完成通車，至今已超過15年，道路路面出現(xiàn)了不同程度的病害，其中最大裂縫寬度達(dá)到25mm，最大沉降30cm，經(jīng)過實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，路基所在的區(qū)域多存在低路基及水位高等情況。需要對(duì)原有路基進(jìn)行加固處理，控制路面沉降，針對(duì)該段工程的地質(zhì)條件及工程具體要求，可對(duì)該段采用注漿加固技術(shù)進(jìn)行路基加固處理。

根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，青銀高速路基病害段以下大致可分為5層，從上到下如表1所示。

表1 土層參數(shù)

2 注漿加固處理技術(shù)

2.1 注漿加固處理技術(shù)機(jī)理

注漿加固處理技術(shù)是利用鉆機(jī)將注漿管鉆至土層預(yù)定位置，然后以20～40MPa的高壓將具有特定性質(zhì)的漿液噴射出來，在高壓作用下，土體發(fā)生破壞，土顆粒從土體剝落下來，并在外力作用下與漿液混合在一起，并按照一定的規(guī)律重新排列，一段時(shí)間后，漿液凝固，從而形成高強(qiáng)度的固結(jié)體。

在進(jìn)行注漿過程中，鉆孔除對(duì)其附近的土體進(jìn)行擠壓外，還會(huì)對(duì)漿液附近的土體進(jìn)行剪切，漿液和未置換出去的土體形成復(fù)合圓柱體，并產(chǎn)生塑性變形。在土體擠壓過程中，土體的密度會(huì)提高，且隨著漿液的不斷注入，不斷形成不同方向的團(tuán)塊狀、條狀等漿體，與土體緊密結(jié)合，最終形成不規(guī)則形狀的樁柱體，這些樁柱體與周圍土體相互作用形成復(fù)合式地基，從而達(dá)到提高路基承載力的目的。

2.2 注漿加固處理施工方案

考慮到施工進(jìn)度及施工成本，對(duì)病害路段的加固選擇高壓旋噴樁單管法，將一定水灰比的水泥漿通過高壓旋噴管注入軟弱地基土層中，形成水泥土樁體復(fù)合地基，從而對(duì)地基的強(qiáng)度及剛度進(jìn)行改善。

2.2.1 注漿加固技術(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)及布置

（1）固結(jié)體直徑確定：注漿固結(jié)體的直徑一般按照經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選取，根據(jù)國內(nèi)外施工經(jīng)驗(yàn)，旋噴樁的直徑可參考表2。

表2 固結(jié)體直徑

（2）樁長及搭接長度的確定

樁端一般應(yīng)按相對(duì)硬層埋深以及建筑物地基變形允許值確定。樁長與樁強(qiáng)度、樁承載力的綜合，決定了高壓噴射注漿法在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中方案的選擇。

需要相鄰樁相互搭接形成整體時(shí)，應(yīng)考慮施工垂直度誤差等，設(shè)計(jì)樁徑相互搭接不宜小于300mm。尤其在截水工程中尚需要采取可靠方案或措施保證相鄰樁的搭接，防止截水失敗。

（3）孔位布置設(shè)計(jì)

在進(jìn)行布孔設(shè)計(jì)時(shí)，盡量使得各樁體的受力均勻，且在下沉比較嚴(yán)重的部位應(yīng)適當(dāng)加密布孔，布孔的總面積如公式（1）所示。

式（1）中：A為布孔的總面積；F為地基承載力安全系數(shù)；σ為樁體的極限承載力。

（3）注漿量的確定

常見的注漿量計(jì)算方法有兩種：體積法及噴量法，本文通過體積法確定施工方案中的注漿量，如公式（2）所示。

式（2）中：Q為注漿量；D為設(shè)計(jì)固結(jié)體積直徑；K為填充率；h為旋噴樁長度；α為折減系數(shù)；β為損失系數(shù)。

2.2.2 單管高壓旋噴樁施工

根據(jù)方案的對(duì)比分析，單管旋噴樁的加固直徑選擇600mm，且樁底插入最下側(cè)土層50cm以上，并且樁頂位于②土層底部，樁長根據(jù)土層參數(shù)確定。而且在確定引孔直徑時(shí)，略大于旋噴鉆頭直徑即可，盡可能減少對(duì)路面的破壞。加固體的28天容許抗壓強(qiáng)度不小于1.5MPa，極限抗壓強(qiáng)度不小于3.0MPa，在進(jìn)行布孔時(shí)，采取等邊三角形布置，樁間距L=1.8m，圖1所示。

圖1 等邊三角形布置

單管旋噴樁實(shí)際施工流程如圖2所示。

圖2 單管旋噴樁實(shí)際施工流程

在進(jìn)行施工時(shí)需要注意以下事項(xiàng)：

（1）鉆（引）孔：根據(jù)實(shí)際地層情況、鉆孔深度及鉆孔設(shè)備等因素確定鉆孔方法，對(duì)于施工深度較大（30m以上）或者土層較堅(jiān)硬的情況，一般在二重管和三重管旋噴法施工中，采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔。

（2）插管：鉆孔與插管兩道工序往往合二為一，鉆孔完成后應(yīng)盡快插管，但在使用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔時(shí)，在進(jìn)行插孔管前，還需要拔出巖芯管。為防止泥沙進(jìn)入噴嘴里面，導(dǎo)致堵塞，可邊射水、邊插管，水壓力一般不超過1MPa。

（3）噴漿：插管完成后，自下而上進(jìn)行噴射注漿，噴漿時(shí)應(yīng)根據(jù)土質(zhì)、地下水等環(huán)境對(duì)噴漿壓力、提升速度進(jìn)行調(diào)整。

（4）補(bǔ)漿：由于漿液的析水作用，噴漿完成后，在固結(jié)體頂部會(huì)出現(xiàn)收縮凹陷，對(duì)地基加固不利，可采用二次注漿的方法對(duì)固結(jié)體頂部進(jìn)行第二次注漿。

2.3 注漿加固處理施工質(zhì)量檢驗(yàn)及檢測

2.3.1 施工質(zhì)量檢驗(yàn)

在進(jìn)行注漿加固施工時(shí)，需要對(duì)注漿加固質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，以保證后期施工的安全。施工質(zhì)量檢驗(yàn)主要包括注漿孔位置、鉆具垂直度、噴射注漿起始標(biāo)高、注漿管的長度、噴射灌漿壓力等方面。施工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制施工參數(shù)及材料用量，對(duì)每道工序進(jìn)行嚴(yán)格控制，并設(shè)置專人進(jìn)行跟蹤驗(yàn)收。

2.3.2 固結(jié)體質(zhì)量檢測

注漿施工完成后，根據(jù)工程要求需進(jìn)行開挖檢查或者取芯等試驗(yàn)對(duì)固結(jié)體質(zhì)量進(jìn)行檢測，并結(jié)合工程測試、觀測資料及實(shí)際效果綜合評(píng)價(jià)加固效果。相較于開挖檢查法，鉆孔取芯是檢驗(yàn)單孔固結(jié)體質(zhì)量的常用方法。首先選取具有代表性加固區(qū)的單孔固結(jié)體為檢測對(duì)象，在施工完成28d后或未凝固前進(jìn)行鉆孔取芯，檢測對(duì)象的數(shù)量為施工孔數(shù)的1%，且不應(yīng)少于3點(diǎn)。

針對(duì)本工程實(shí)際情況，共選取25根單樁為檢測對(duì)象，取芯位置距注漿中心200mm左右，取芯管直徑89mm，進(jìn)行室內(nèi)28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：高壓旋噴樁的質(zhì)量評(píng)價(jià)為優(yōu)（15根）、良（10根），旋噴樁樁徑均不小于600mm，處理范圍合理。對(duì)工程結(jié)束3個(gè)月后的路面沉降進(jìn)行監(jiān)測，路面累計(jì)沉降值小于10mm，且趨于穩(wěn)定，表明加固效果良好，路面完整。

3 結(jié)語

本文以青銀高速病害段路基處理工程為背景，對(duì)注漿處理技術(shù)在地基加固中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。首先對(duì)青銀高速病害段的工程概況進(jìn)行了介紹，然后研究了注漿加固技術(shù)的原理及施工流程，并結(jié)合工程實(shí)際情況確定了注漿加固施工方案，最后對(duì)施工過程中及施工完成后的注漿加固質(zhì)量進(jìn)行了檢測，檢測結(jié)果表明：加固處理后，該段路基沉降量及穩(wěn)定性均在規(guī)范允許的范圍之內(nèi)。表明本段路基注漿加固施工方案合理可行，且注漿加固處理對(duì)路基不均勻沉降病害的處理是有效的。