注浆技术在回填路基沉降处理过程中的应用

石嵩山 徐倬伟

兴云路道路建设工程包含6座地下通道,均为一字形布置,与兴云路规划道路垂直相交,有两种断面形式,分别为:宽×深=16.0 m×4.4 m和宽×深=16.8 m×5.5 m。6座通道均采用明开挖形式进行施工,通道结构施工后双侧回填进行道路工程建设。由于道路工程施工工期紧,通道回填后即进行道路路基施工,当年通车不能进行工后沉降。因此通道回填路基与正常路基会产生不均匀沉降。考虑道路施工后避免通道两侧的路基过度沉降,对通道两侧采用注浆技术进行处理。通过对道路注浆处理施工后一个雨季时间中道路沉降情况的观测,结果表明该项技术可有效避免回填路基的沉降,处理效果明显。

1 压力注浆加固路基的原理和施工方法

1.1 路基加固的目的和注浆原理

路基加固的目的就是要形成复合地基,通过土体强度的改良,以提高地基承载力,主要是减少土体压缩变形或减少土体侧向位移引起的路基沉降。压力注浆是通过钻孔,并利用注浆设备均匀地将浆液注入路基土体中,以充填、渗透和挤密的方式,排除土颗粒间裂隙中的水分和空气,并占据其空间,使路基土体孔隙比减小,强度提高。

1.2 路基压力注浆法施工方法

1)布孔。布孔原则:由于路基强度的要求,布孔要结合灌浆的特点、路基形态来考虑。既要充分发挥灌浆孔的效率,又能保证浆液灌注的路基加固范围,防止留下空白区和跑浆,布孔应视路基实际情况而定。2)钻孔。钻孔时,为确保原路基不受破坏,成孔的孔径应尽量小,且必须采用干钻法,严禁加水,否则路堤受水浸泡,路基原结构受到破坏,造成不必要的经济损失,还会给灌浆带来不必要的麻烦,钻孔深度视路基的高度和填料情况而定。3)注浆。注浆施工主要包括注浆压力、浆液浓度、注浆量、注浆顺序等内容。如何选择和控制注浆压力和浆液浓度等,是注浆施工中要首先解决的问题。一般采用普通硅酸盐水泥,通常用水灰比1∶1较为合适,在密实度较好的黏土路基中,可适当增大水量,使稀浆更容易充分进入黏土路基中。水泥和水采用计量系流,输送到搅拌器中与水泥混合。注浆压力是保证注浆质量的重要因素之一,如果压力过小,浆液射流达不到预计范围内,扩散半径小,易形成空白区;如果压力过大,则会破坏路基原结构,抬升路面或冲垮边坡,还会使浆液沿路基薄弱部位冲出路基,达不到注浆目的。因此,在大范围注浆前应先做试验,根据注浆段的路基类型,结合单孔注浆量选择合适的注浆压力。注浆时必须一次性将灌浆管放置到设计深度,从下而上进行灌浆。

2 注浆技术在兴云路道路工程中的应用

2.1 布孔

依据原路基施工时的原始记录,估算路基孔隙率,通过试验测定灌浆量,然后确定钻孔数量。该工程采用梅花形布置灌浆孔,注浆孔剖面图见图1。

2.2 注浆施工及其注意事项

1)成孔钻机选型。采用200型转盘式钻机4台,钻机采用70 mm的钻头,HBW50/15型水泥砂浆注浆机组1套,该注浆泵工作压力2.5 MPa,注浆量50 L/min,可输送浆液浓度为水∶水泥=1∶1。成孔必须采用干法钻进,钻进时绝对不允许加水,因此应尽量选用小型潜孔钻,成孔较好,其优点是进尺快、易搬动、操作简单、钻进成本低。2)施工及注意事项。注浆顺序由下往上,注浆管每次上拔高度为0.5 m,注浆点顶面深度为路床下0.5 m。为保证水泥浆液质量,拌制时应准确配料,充分搅拌。浆液从制成到用完时间不得超过4 h。冒浆处理:在灌浆过程中,水泥浆液沿土体孔隙往上串流冒出地面,称为地表冒浆。地表冒浆处理时必须耐心细致,有时可能要多次反复处理。采用如下技术措施:a.降低注浆压力,同时提高浆液浓度,必要时掺砂或水玻璃;b.限量注浆,控制单位吸浆量不超过30 L/min～40 L/min或更小一些;c.采用间歇注浆的方法,即发现冒浆后就停注,待15 min左右再注浆。串浆:在灌浆过程中,水泥浆液从灌浆孔内流出的现象叫串浆。发生串浆的原因是在地层中孔隙、裂缝较多,压力较高时,相互串联造成串浆通路。采用如下技术措施加以处理:a.适当延长相邻两个次序孔施工时间的间隔,使前一次序孔浆液基本凝固或具有一定强度后,再开始施工后一次序钻孔,相邻同一次序孔不要在同一高程钻孔中注浆;b.对串浆孔或待注孔,采用同时并联注浆的方法处理,如串浆孔正在钻孔,则停钻封闭孔口,待注浆后再恢复钻孔。

施工注意事项:a.要保证灌浆的施工质量,从原材料、施工工艺等多个方面来确保满足施工要求;b.注意减小对路面表基层的污染。

2.3 注浆效果

注浆结束是在2009年7月份,经过 8月份、9月份两个月路基的自然沉降,又因这两个月为雨季,对道路路基质量是个考验,在两个月内未发现道路轻微裂缝、路基下沉等现象,同时在注浆结束28 d后采用静力触探试验对注浆处路基的各种土层的地基承载力进行勘察,检测路基加固效果。试验数据整理结果见表1。

表1 静力触探试验结果

从表1中可以看出,注浆后通道回填路基的锥头阻力qc平均值为1.209,达到设计标准(平均值为1.2)要求,说明路基密实固结效果较好,加固效果明显。

3 结语

采用压力注浆的方法加固高填方路基以减少沉降,在技术上是可行的,施工质量和处理效果均能保证,使路基的承载力和稳定性得到较大的提高,且施工期间不需中断交通,不破坏路基,速度快,是目前较理想的一种方法。用注浆技术加固高填路基此技术在兴云路道路建设工程中的运用取得了明显的效果,并获取了许多宝贵的施工经验。严格控制配合比,保证了灌浆的混合料结硬后不会有多余水分,确保了其一定的膨胀性。兴云路注浆路基加固于2009年7月完成,至今已有近两个月,且两月内雨水较多,经观察在路基自然固结期间未发现沉降、变形以及道路轻微裂缝等现象,路基一直处于稳定状态,验证了压力注浆加固是成功的,同时也为以后的路基沉降处理施工提供了宝贵的经验。

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