压密注浆对路基填土物理力学性质的影响研究

徐鹏逍

摘要：压密注浆法（Compaction Grouting）是指利用特制的高压泵将极稠的低流动性浆液通过注浆管注入到预定的土层，在形成均匀凝固胶结体的同时，压密周围土体的方法。本文通过对加固区与非加固区道路粘性土路基进行的土工试验以及原位测试成果的对比分析，论述了压密注浆对道路路基填土物理力学性质的影响，由此论证了压密注浆加固道路病害路基的效果。

关键词：压密注浆、土工试验、动力触探、加固效果

Abstract: pressing infusing slurry (Compaction Grouting) refers to the use of special high-pressure pump will be extremely thick low liquidity slurry Grouting pipe through into the scheduled soil layer, form even in solidification and cementing body, the pressure of the soil around carmel method. This article through to reinforced area and the reinforced area of cohesive soil subgrade road of the soil test, and in situ test results contrast analysis, this paper discusses the pressure grouting road embankment fill to close the influence of soil physical and mechanical properties, which demonstrates the secret pressure grouting strengthening road of roadbed disease effect.

Key words: the pressure grouting secret, soil test, dynamic touch ground, reinforcement effect

中图分类号：C33文献标识码：A 文章编号：

压密注浆法（Compaction Grouting）是指利用特制的高压泵将极稠的低流动性浆液通过注浆管注入到预定的土层，在形成均匀凝固胶结体的同时，压密周围土体的方法。这种方法在地基处理方面经过多年的发展，已经取得了一定的经验和理论，但从本质上揭示压密注浆对土体强度的增长机理，目前研究的成果很少。

1、研究的来源

天津某高速公路已经使用十多年时间，现该道路面层已经出现大量病害，这些病害既会造成路面结构的进一步破损，也造成路面整体视觉景观不佳，行使舒适度下降。据初步调查表明，产生该现象的主要原因为路基填料含水量过高，强度达不到要求，形成反射裂缝，最终出现路面病害。

因此采用了压密注浆法来改善路基的强度与稳定性，本工程路基填土为粘性土填料，本项目是针对压密注浆对路基填料物理力学性质的影响进行试验检测研究，主要采用物理力学试验以及轻便动力触探等手段。

2、研究的方法

为验证压密注浆效果对路基填土物理力学性质的影响，本次研究特选了10处注浆场地进行了钻探及原位测试工作。具体的工作量安排为在注浆加固范围内布置钻探孔2孔，原位测试孔1孔。注浆孔间距2米，钻孔位置布置于距离注浆孔0.5米及两注浆孔中间处。同时在注浆区外侧沿道路方向距离25米处另布置钻探孔1孔，原位测试孔1孔。通过对这两部分试验及原位数据的对比，验证压密注浆对路基填土物理力学性质的影响。

3、压密注浆后路基填土物理力学指标对比

本次研究工作中，对于路基填土，规定同一研究段各钻孔采取土样的深度相同，以利于对不同深度加固效果进行对比分析。对于所取土样进行常规物理性试验、压缩试验以及剪切试验等。

根据对试验数据的初步分析，决定选取孔隙比e、液性指数IL、压缩模量Es这三个参数，对压密注浆效果进行对比研究。在对比时，对同一深度不同的钻孔数据按照加固区和非加固区取平均值进行对比，并用非加固区试验平均值减去加固区试验平均值确定其变化幅度。因篇幅原因，选取试验段2土工试验成果对比资料如表1。

表1 试验段2试验数据对比

4、压密注浆后路基填土原位测试指标对比

为对比压密注浆前后，路基填土性质变化，特进行了圆锥动力触探，它是利用一定质量的落锤，以一定高度的自由落距将标准规格的圆锥形探头打入地层中，根据探头贯入的难易程度判定土层的性质。本次试验研究采用的是轻型圆锥动力触探，落锤重量10kg，落距50cm，贯入指标为贯入30cm的锤击数。这里由于篇幅原因，同样以试验段2、试验段7为例，图示如下。

图1 试验段2原位试验成果

图2试验段7原位试验成果

5、对对比成果的分析

5.1对土工试验成果的分析

通过对各钻孔同一深度同一类试验数据进行汇总分析后，发现在注浆压密孔范围内，各试验段注浆压密后路基土的孔隙比平均减小10％～15％，液性指数减小约50％左右；压缩模量平均增加约40％。但由于土工试验数据受取样扰动、试验过程扰动等人为因素的影响，其数据离散性较大。

这几类土物理力学指标的具体含义为，孔隙比是土中孔隙体积与土粒体积之比；液性指数为土抵抗外力的量度，其值越大表示土抵抗外力的能力越弱，即土越软；压缩模量指在压缩条件下（有侧限压缩）试样竖向应力与相应应变的比值。

压密注浆的作用机理是将浓稠的浆也注入土体，在土体中形成孔洞，随着压力的升高，注浆量的增大，孔穴扩张，并迫使周围土体中的孔隙水压力上升，注浆完毕后的一段时间内，孔压逐渐消散，周围土体被压密而强度提高。

而通过土工试验对比分析，孔隙比下降而土粒体积不会发生变化，则代表土中孔隙体积降低，即土体被压密；而液性指数降低，压缩模量升高，这充分证明了压密后土体强度增强。这些均是对压密注浆机理的验证与说明。

5.2对原位测试成果的分析

采用轻型圆锥动力触探法进行压密效果检验。压密后地基土的击数基本上均比相同深度未压密地基土击数要高，最大提高20击，平均提高6.53击。未压密土平均动探击数为28.18击，压密土平均动探击数为34.71击。由轻型圆锥动力触探法可知，经注浆压密后的地基土其强度明显提高，这一结果与土工试验方法验证结果比较一致。

通过原位测试法对加固区与非加固区地基土强度进行验证，证明经注浆压密后地基土强度明显提高，压密注浆取得了预期的效果。

6、结论

通过土工试验、原位测试等成果的对比分析，对于压密注浆对粘性土路基的物理力学性质的影响，取得如下结论：

（1）通过对各钻孔同一深度同一类试验数据进行汇总分析后，发现在注浆压密孔范围内，各试验段注浆压密后路基土的孔隙比平均减小10％～15％，液性指数减小约50％左右；压缩模量平均增加约40％，回弹模量增加趋势显著，增加幅度变异较大，由20％～190％不等。这说明通过压密注浆，粘性土路基填土土体被压密，土体强度增强。

（2）通过原位测试法对加固区与非加固区地基土强度进行验证，压密后地基土的击数基本上均比相同深度未压密地基土击数要高，这证明经注浆压密后地基土强度明显提高。

综上所述，对于存在病害的粘性土路基，通过压密注浆可以显著改善其物理力学性质，大幅提高其路用性能。

参考文献：

[1] 邹金锋. 压密注浆的能量分析方法[J].岩土力学，2006，(3)

[2] 陈愈炯. 压密和劈裂灌浆加固地基的原理和方法[J]. 岩土工程学报, 1994,(02) .

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