袖阀管劈裂注浆在道路工程软基处理中的应用

2011-08-15许岩

山西建筑 2011年20期

许岩

1 概述

道路软基处理已经成为道路工程的关键技术问题之一，如果不能有效保证软基的处理效果，极易出现道路稳定性下降、沉降变形等现象，这将严重影响到道路工程的质量与使用年限。本文根据工程地质情况和周边条件，采用袖阀管劈裂注浆的方式进行地基处理，既保证了工期，又取得了良好的工程经济效果。

2 工程概况及地质条件

某道路工程位于深圳市宝安区，原始地貌为台地以及台地间冲沟，线路大部分地段分布有深厚人工填土(石)，人工填土层主要由粘性土组成，砾石以及碎石含量约20%～30%，结构以松散～稍密状为主，人工填石主要由块石及碎石组成，大小不一，分选性差，块径0.1 m～0.5 m不等，含量约为50%～70%，其余为角砾及粘性土充填，结构松散～稍密。天然含水量20.1%～44.1%，孔隙比为 0.68～1.237，压缩系数为 0.378 1 MPa－1。地下水位一般埋深约为0.6 m～9.7 m，主要以孔隙潜水为主。这些土层土质松软，承载力低，需要进行加固处理才能作为道路基层。而道路右线边界距离地铁四号线仅3.7 m，限制了软基处理方案的选择。

3 地基处理方案的比较和选择

在深圳地区经常采用的有换填法、深层搅拌法、强夯置换法、碎石桩挤密法和强夯法，但用在该工程上均有其局限性，由于道路边界距离地铁线路很近，这就要求在施工时要尽量减少地面的位移、限制地下水的流动以及控制施工现场土地的位移等。

设计单位根据地质条件特征又结合现场实际环境情况，决定采用袖阀管劈裂注浆，劈裂注浆技术原理为在注浆压力作用下，浆液克服地层的初始应力和抗拉强度，引起岩体或土体结构破坏和扰动，使其沿垂直小于主应力的平面上发生劈裂，使地层中的裂隙或孔隙张开，形成新的裂隙，浆液在压力作用下的可灌性和扩散距离增大，使土体胶结在一起，它可以有效加固软弱土层，提高土体的力学强度和变形模量，减少总的沉降量。

4 劈裂注浆法地基处理的方案分析和设计

1)根据勘察钻孔揭露地层软弱土层厚度3 m～9 m，回填土的时间3年～4年，未经有效加固或压实，有利于注浆。

2)地下水主要以孔隙潜水为主，不具有腐蚀性，对注浆成孔无大的妨碍。

3)人工填土层主要成分为粘土夹砾石或碎石，含量约20%～30%，结构以松散～稍密状为主，人工填石主要由块石及碎石组成，块径0.1 m～0.5 m不等，含量约为50%～70%，结构松散～稍密。采用加固土壤固结类材料注入，可以效率较高的改变土体的物理性能，对提高地基土的强度和变形模量比较容易，对控制沉降也很有益。

在充分分析了以上各种性能的因素，我们初步设计出整体的注浆孔的布置和注浆的材料以及与之相结合的施工参数:注浆孔的直径采用110，注浆间距150 cm×150 cm梅花形布置，注浆深度根据地质勘探情况确定，一般要求深入老土层0.5 m。注浆材料采用纯水泥浆，其参数为水灰比1∶1，在浆液中加入水泥用量3%的PDN-5复合型减水早强剂。注浆量大于180 kg/m，必须采用三次注浆的方法，试验注浆压力初步选择为第一次0.3 MPa～0.5 MPa，第二次0.3 MPa～0.8 MPa，第三次 0.4 MPa～0.8 MPa。注浆后的地基承载力不小于120 kPa。注浆时按先封闭外围边界，再注浆加固内部的顺序进行。出现下列现象可停止注浆:注浆量大于180 kg/m，工作面明显隆起、地表严重冒浆，停机后稳定压力大于0.4 kPa，时间大于 3 min。

5 劈裂注浆法地基处理的施工及质量控制

1)施工设备。钻孔机械、注浆泵、压注浆管路系统和制浆设备、袖阀注浆管及花管、芯管。

2)施工工艺。本工程采用单向阀管注浆，袖阀管注浆采用工程地质钻机成孔，并在孔内灌注专门配制的套壳料(封闭泥浆)，然后埋设专用单向阀管。待套壳料达到一定强度后，在单向阀管内插入双向密封注浆芯管进行分层劈裂压浆。注浆完成后，单向阀管留在土体中用作加筋。

3)质量控制要求。为了保证灌浆质量和灌浆效果，劈裂灌浆过程中质量控制主要有以下几个方面:a.钻孔采用XY-1型工程钻机钻进，孔深至设计要求。孔位偏差不大于50 mm，钻孔垂直偏差斜率控制在1%以内。钻孔过程中若遇地下障碍物、抛填块石，则需用金刚石钻头钻进，或预先压浆固结块石以保证成孔。b.套壳料灌注:本工程套壳料设计配方是42.5R普通水泥、膨润土、水，其材料重量比为 1∶1.53∶1.94，7 d 龄期抗压强度 0.15 MPa。浇筑套壳料时，应使套壳料将孔内泥浆或其他钻进冲洗液完全顶出孔外为止。另外，插入袖阀管时，为使套壳料的厚度均匀，应设法使袖阀管位于钻孔中心，并应避免套壳料进入袖阀管中。c.由于距离地铁工程较近，设计采用硅酸盐浆液进行化学灌浆，这样灌浆压力较低，以避免破坏地层结构和造成地面位移。d.正式注浆前，选4个～6个点试注水泥浆，确定并调整注浆压力、吸浆量和注浆次数。浆液要求具有良好的流动性、较小的析水性、较高的稳定性，保证浆液的可泵性、可灌性。施工中要求浆液经过搅拌机充分搅拌均匀后才能开始注浆，并在灌浆过程中不停地缓慢搅拌，搅拌时间应小于浆液初凝时间。浆液在泵送前应经过筛网过滤。为了减小浆液的析水性，掺入3%的PDN-5复合型减水早强剂。

施工检验包括自检和复合地基承载力检测，均达到了设计要求。