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        公路巖溶路基注漿施工技術研究

        2022-10-16 15:54:42石慶年
        交通世界 2022年25期
        關鍵詞:深度檢測質(zhì)量

        石慶年

        (貴州省公路工程集團有限公司,貴州 貴陽 550010)

        0 引言

        巖溶地區(qū)地質(zhì)復雜多變,風險性較高,若不采取有效措施對公路地基進行合理加固處理,極易發(fā)生坍塌、開裂、不均勻變形等問題,影響整體路基穩(wěn)定性。因此,應針對公路巖溶路基采取注漿加固處理技術,嚴格把握技術要點,采取行之有效的質(zhì)量控制措施,以確保路基的安全性和加固效果。

        1 公路巖溶路基的危害

        巖溶路基指長期被巖溶地下水侵蝕的支承基礎的土體或巖體。公路巖溶路基處理不及時會導致施工質(zhì)量變差,并影響公路項目整體施工效果。公路巖溶路基處理不當,主要有以下幾點危害:

        (1)導致路基不均勻沉降,公路路面出現(xiàn)裂縫,并且縮短公路使用壽命,發(fā)生車輛安全事故。

        (2)在長期雨水沖刷條件下,造成公路路塹邊坡產(chǎn)生干溶洞,影響路塹邊坡的穩(wěn)定性。

        因此,公路巖溶路基處理時需明確危害,嚴格按照方案對其進行處理,保證加固效果[1]。

        2 公路巖溶路基注漿施工技術研究

        注漿施工技術即注漿加固技術,通過氣壓以及液壓技術將漿液澆筑到出現(xiàn)裂縫、凹洞以及空隙處,填充空隙,達到加固持力層地基的目的。注漿過程應嚴格按照操作規(guī)范以及技術標準開展,保障施工質(zhì)量和結(jié)構穩(wěn)定性。

        2.1 工程概況

        某公路路線全長35.8km,位于貴州省境內(nèi),該地區(qū)地質(zhì)多為巖溶路基,上覆松軟黏土,下部為風化灰?guī)r及裂隙發(fā)育區(qū)。此次地基處理采用注漿加固方案,封堵固化土洞,形成地下水通道,確保地下水不對持力層產(chǎn)生影響,避免地基后期發(fā)生沉陷,確保行車安全。為便于后期在全標段施工中應用,選定DK14+200—DK14+400路段為注漿試驗段,利用試驗段選取技術指標,包括注漿材料、施工機具、施工參數(shù)和施工工藝等。注漿完畢后,對比注水試驗及物探檢測結(jié)果,發(fā)現(xiàn)漿液充分填充溶蝕裂縫、凹洞以及空隙,有效改善了巖土結(jié)構,隔斷了地下水的滲透通道,效果明顯,能夠滿足此次路基注漿加固的質(zhì)量要求。

        2.2 施工前期準備工作

        2.2.1 確定路基注漿方案

        設計路基注漿方案首先要合理勘察周邊環(huán)境,完善臨時用地和臨時排水措施,盡可能利用已有的施工通道,避免影響周圍居民的生活環(huán)境。另外,選擇合理規(guī)范的注漿材料,并對注漿方案進行討論,最終形成最佳注漿施工方案[2]。

        2.2.2 注漿材料選擇

        注漿材料必須符合技術標準和施工方案的要求,該施工選取漿液為標號為42.5的普通硅酸鹽水泥、水以及外加劑組成。

        (1)水泥。水泥入場前,先查驗合格證、出廠證明和質(zhì)量證明,并檢測性能,入場后做好儲存場地的防潮防護措施,避免水泥受潮影響其性能,儲存2個月后,要重新檢測性能,符合標準方可使用。

        (2)水。對水源進行檢測,由檢測結(jié)果得知氯化鈉的含量小于0.5%,硫酸鹽含量小于0.1%,其他有機物含量均滿足指標范圍,符合施工方案要求。

        (3)外加劑。外加劑選用KA-1和水玻璃,其中KA-1為水泥用量5%、水玻璃為水泥用量3%,最終外加劑總量根據(jù)整個工程需要確定。

        2.2.3 施工設備選取

        注漿施工使用的設備包括鉆機和注漿機[3]。

        (1)本工程選取XY-1和XY-1A型鉆機,其具有油壓自動給進機構,鉆進效率高,質(zhì)量輕,分解性強,并且符合注漿孔的大小、深度的要求,具體參數(shù)見表1。

        (2)注漿機。注漿機品牌和型號繁多,選取時,必須滿足注漿工藝要求,包括壓力、流量、體積和抗腐蝕性能等方面特性。本案例采用河南省耿力工程設備有限公司生產(chǎn)的GYZ-4型注漿機,具體參數(shù)見表2。

        表1 鉆機參數(shù)表

        表2 注漿機參數(shù)

        2.3 施工參數(shù)設計

        本工程施工參數(shù)設計有鉆孔深度、鉆孔密度、斜孔設計、注漿壓力和注漿量。具體設計如下:

        (1)鉆孔深度。注漿深度決定鉆孔的深度,通過本次巖溶土層的調(diào)查數(shù)據(jù)得知,巖溶土層松散、滲透性強,此次注漿深度在6~7m,鉆孔深度與注漿深度基本一致。

        (2)鉆孔密度。本工程巖溶路基呈現(xiàn)不均勻性,無法針對空間形態(tài)分布的情況進行鉆孔注漿,因此決定采取加大鉆孔密度,控制在20~40m2/孔,孔間距4.5~6.0m。

        (3)斜孔設計。鉆孔需留有一定的傾斜角度,將路基的高度、孔位與路基中線的垂直距離和松散土層的深度數(shù)據(jù)代入計算公式得知。

        (4)注漿壓力。通過注漿范圍及深度數(shù)據(jù)代入計算公式得出,本工程注漿壓力應控制在0.7~1.0MPa范圍之內(nèi)。

        (5)注漿量。注漿量應事先由施工單位計算得出,利用有效加固面積、注漿深度和巖溶土的孔隙率代入注入漿液體積計算公式,具體計算如式(1):

        式中:V為注漿量的體積大?。╩3);A為有效加固面積(m2);L為注漿深度(m);α為巖溶土的孔隙率(%)。

        2.4 鉆孔、驗孔及清孔

        (1)鉆孔:施工參數(shù)設計完畢后,開始鉆孔作業(yè)。根據(jù)施工圖紙,施工單位應事先確定好鉆孔位置,并對所有鉆孔統(tǒng)一編號,編號后進行放樣確定鉆孔具體位置,鉆孔設備的安裝要嚴格控制好設計位置偏差,不得大于40cm,發(fā)現(xiàn)偏差較大時,應及時做好調(diào)整工作,重新放樣確定鉆孔具體位置,待滿足位置偏差范圍內(nèi)時,再鉆進至設計深度。

        (2)驗孔:單孔鉆孔完畢后,取出芯樣并檢驗。全部鉆孔完成后,統(tǒng)一組織進行逐孔驗收工作,全部鉆孔驗收合格方可進行下一步工作,如發(fā)現(xiàn)單孔有問題,應立即進行返工處理[4]。

        (3)清孔:全部驗收合格后開始進行清孔作業(yè),本次清孔工作采用清水沖洗,且清水流量不小于泵送額定流量的85%,持續(xù)沖洗15min,待沖洗水保持原有濁度,停止沖洗作業(yè)。

        2.5 注漿施工

        清孔完畢后,檢測孔內(nèi)是否存在坍塌現(xiàn)象,若沒有坍塌問題,則準備注漿施工。注漿前,做好注漿管連接工作,將黃油涂抹在鋼套管上,再將PVC管外側(cè)利用砂漿固定于孔內(nèi),注漿管外露長度控制40cm,待全部安裝后,利用高濃度的水泥漿封孔,注漿管口用孔口蓋密封,封孔結(jié)束后開始注漿。根據(jù)設計方案,結(jié)合鉆孔深度和裂隙發(fā)育情況,注漿方式采用分段注漿,自下而上往孔口注漿,先外排,后內(nèi)排,同處一排的,先兩頭后中間,淺層采用全孔一次注漿完成,具體注漿流程如圖1。

        圖1 注漿流程示意圖

        2.6 注漿過程注意事項

        (1)對孔深進行測量,確保注漿深度。

        (2)壓水試驗,檢查管路是否存在問題,并了解孔內(nèi)吸水量,確保注漿加固施工順利進行。

        (3)遇到較大的溶洞、裂隙時,注漿前先投入砂、碎石,然后再注入純水泥漿。

        (4)注漿過程中,采用試驗段的注漿壓力和漿液的配合比注漿。

        (5)注漿壓力按由小到大原則,先采用自流式注漿,當漿液達到孔口再進行有壓注漿,最大壓力不得大于終注壓力2倍。

        (6)注漿過程遇到孔段漏漿、跑漿情況,須停止注漿,采取有效措施解決漏漿、跑漿問題,例如:調(diào)整漿液濃度、添加速凝劑、注漿時間等[5]。

        3 公路巖溶路基施工的質(zhì)量控制措施

        試驗段DK14+200—DK14+300巖溶地基注漿要嚴格對原材料進行篩選,施工過程中應采用多次漿液出機比重檢測,強化注漿質(zhì)量檢測,采取質(zhì)量檢測日報表和周報表制度,保證注漿效果。

        3.1 原材料控制

        水泥經(jīng)過篩選,最終確定使用貴州科特林水泥有限公司生產(chǎn)的標號為42.5的普通硅酸鹽水泥,檢驗批次一次不大于500t,嚴格控制質(zhì)量,滿足《通用硅酸鹽水泥》(GB 175—2007)要求。水源要定期檢測,確保滿足氯化鈉、硫酸鹽和其他有機物含量不超標。選用桶裝水玻璃,參數(shù)要求密度為40~45°Be’,模數(shù)為2.6~3.0,并按生產(chǎn)批次檢測。

        3.2 漿液配比控制

        首先,施工需要漿液要在實驗室進行試配,測定不同配比下的漿液比重和含氣量,并計算得出單方漿液材料配制重量以及各種原材料的配制重量比,然后整理試驗數(shù)據(jù),交付制漿站進行制漿,并且每個臺班要對漿液出機比重進行檢測,檢測頻次控制在1~2次,以確保配合比的準確性[6]。

        3.3 注漿工藝質(zhì)量控制

        檢測合格的原材料要進行專項管理,不得與其他工程混用。注漿施工過程要作業(yè)指導書開展施工,對漿液密度使用現(xiàn)場配備的比重計和比重枰測量,并根據(jù)施工方案控制好注漿壓力。設定200m為一個驗收單元,并嚴格落實自檢、互檢和專檢的質(zhì)量三檢制制度,監(jiān)理和技術員全程旁站監(jiān)督,徹底確認驗收合格,再進行下一個工序。如發(fā)現(xiàn)異常情況,交付設計與建設單位處理。

        3.4 質(zhì)量管理措施

        注漿質(zhì)量檢測要堅持質(zhì)量報表制度,由施工單位上報質(zhì)量檢測日報表和周報表,監(jiān)理單位上報巖溶整治日報表和周報表。

        4 注漿效果檢驗

        4.1 壓水試驗

        注漿完畢后,壓水試驗孔數(shù)按照總孔數(shù)的5%選取,壓水時壓力急劇上升,單位長度吸水量為注漿前的1.5%,合格率100%,效果顯著。鉆取巖芯發(fā)現(xiàn)灰?guī)r裂隙為水泥,溶洞中鉆出柱狀水泥塊。

        4.2 物探檢測

        對注漿試驗段剖面6.5m深內(nèi)進行物探檢測,電阻率比一般土層高,達到80~140Ω·m。對注漿試驗段進行物探檢測,注漿效果明顯。以試驗段為例,在注漿區(qū)剖面6.5m深內(nèi),電阻率50~140Ω·m,比一般土層電阻率高。DK14+600—DK14+800沒有注漿,電阻率50~120Ω·m,原因是注漿灰樁提高了電阻率,同時與上部土層有關。6.5m到基巖面,電阻率10~60Ω·m,推測可能是含水量高導致電阻率低。注漿區(qū)剖面10~20m區(qū)域內(nèi),電阻率等值線呈現(xiàn)波動變化,先稀疏,再致密,最后稀疏,推斷致密區(qū)域為基巖位置?;鶐r面下6m電阻率絕對值小于120Ω·m,相對降低,可能由于基巖面起伏所致,推斷有風化或裂隙存在。但電阻率等值線呈水平分布,注漿促使基巖表層變得相對均勻。6m以下電阻率絕對值大于200Ω·m,呈水平分布,推斷注漿區(qū)下部基巖完整。

        5 結(jié)論

        綜上所述,巖溶地質(zhì)十分復雜,在巖溶地質(zhì)區(qū)域的道路施工需要對其進行注漿加固處理,以保證巖溶路基的長期穩(wěn)定使用。

        (1)此工程巖溶發(fā)育較為強烈,且多為溶洞,因此應根據(jù)注漿過程中不同現(xiàn)象,綜合分析判斷鉆孔記錄、注漿壓力、注漿數(shù)量、冒漿情況,最終提高注漿效果。

        (2)注漿過程要重點控制,嚴格按照工藝性試驗確定的參數(shù)、漿液配合比進行注漿加固施工,并嚴格落實自檢、互檢和專檢的質(zhì)量三檢制制度,發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施解決。

        (3)通過對本試驗段實施注漿加固處理,有效提高了地基承載能力,滿足施工要求,本次注漿工藝及參數(shù)合理。

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