压力灌浆技术在公路路基沉陷施工中的应用

1.郭冬霞 2.代 敏

1.平舆县康达路桥建筑有限公司 2.平舆县公路管理局

压力灌浆技术在公路路基沉陷施工中的应用

1.郭冬霞 2.代 敏

1.平舆县康达路桥建筑有限公司 2.平舆县公路管理局

近年来，由于受各种综合因素的影响，完工后的公路或多或少的存在各种早期路基病害现象，并进而反映到路面上来，直接影响到公路的质量及正常运营，造成了大量的维修资金浪费，并在一定程度上影响了公路行业整体社会形象。 为保证和提高现有各类公路的通行服务能力，最现实有效的办法就是对目前公路路基已经出现的各种病害所产生的原因进行详细分析和科学研究，以找到并予以实施耐久、经济、安全、简便的维修处治方案，因此，开展对现有路基病害现象处治技术的应用研究，已成为所有公路养护从业人员所必须面对和亟需解决的重要问题。

压力灌浆、公路工程；路基沉陷

一、灌浆机理

压力灌浆是通过钻孔，并利用注浆设备均匀的将浆液注入路基土体中，以填充渗透和挤密的方式，排除颗粒间裂缝中的水分和空气，并占据其空间，使路基土体孔隙比减少，强度提高。经过一段时间后，浆液凝固，把原来路基松散的土颗粒或裂隙结为一个整体，形成一种新的结构体，成为防水防渗性高，土壤稳定性能好的一道屏障，从而达到加固路基，填充空洞，治理病害的目的。由于地层中的不均匀，一方面通过钻孔，以一定水灰比的浆液高压快速强行记入弱透水土层在注浆点集中的形成近似球形的浆泡，挤压临近的土体，使土体被挤压密实，固结形成强度，承载力得到大大提高。另一方面，在透水性好的土层，随着压浆的进行，浆液通过裂缝和渗透，填充到个砂砾石间的空隙中，在层间形成方向各异的片状、带条状、块状的浆液体，浆液经一段时间的养生，凝结硬化后，松散的砂砾石胶结成一个整体良好，强度高，防水性能强的“结石体”。同时在钻孔内形成桩柱体，与周围的土体相互作用均匀受力，形成了复合地基，提高了承载力。

二、路面病害成因

路面在重车荷载反复作用下，会有积累塑性变形在结构层出现，局部范围与基层不再保持连续接触，将会有微小的缝隙在路面结构层底部和基层产生，也就是局部脱空现象在结构层下部产生。在温度及湿度改变情况下，结构层内温度的非线形分布，导致结构层向上、下方面进行翘曲，结构层和路基之间的分离速度将会加快，进而出现结构层底部脱空现象。泥浆主要由积水和基层材料中细料组成，顺着面板接缝处泥浆流出，导致结构层底部脱空现象的出现。

1、路基填方压实度不足。在公路工程施工过程中，路基是其受力的主要组成部分，基于此，在施工过程中必须对路基进行科学有效地填方压实。在公路路基压实过程中，极易产生压实不足问题，主要因素为土层含水量控制难度大的主要在于施工压力及压实时间设计不合理等问题，进而无法实现良好地压实效果。

2、路基中存在软弱土层。在公路路基施工过程中，因施工路段自身因素的影响，如地面软弱、地质条件差等，都会对公路承载力造成极大的影响。特别是软弱土层对路基施工的整体质量将造成极大的影响，软弱土层自身力学性质很低，将导致路面出现沉陷、塑性挤压等问题的出现，甚至导致原有路面土层下沉及位移问题。

三、压力灌浆处治路基不均匀沉陷研究分析

现阶段公路工程路基防治及处理的重要方式就是压力灌浆技术，主要通过压力将能固结的浆液利用钻孔灌注技术灌入裂缝及土体中，使高度物理学性能在被加固物体内形成，并加以改善。在被加固体内注入浆液以后，利用高强度压力基础土体内存有的水分及空气，凝结硬化浆体，使原有密实度较低的土体成为一个整体，同时增强其强度及稳定性。

1、浆材配合比设计。依据相关灌浆经验及数据显示，通常选用水灰比为0.8：1到1：1作为水泥浆配合比进行浆液的配比，也可以选用0.8：1到1：1作为水泥粉煤灰浆的配合比，但其混合料中必须有20%到30%左右的粉煤灰。

2、压力灌浆边界范围。注浆范围确定中必须包含以下几个方面：处理公路长度中轴线的方向、宽度要在平面上确定，注浆深度要在纵向上确定。在处理软弱地基注浆过程中，标准应为承载力f在200kpa以上及沉陷量f超过30厘米，公路中轴线方向上的长度进行有效确定，并将路堤底部宽度作为横向处理宽度。

3、浆液扩散半径确定。作为压力灌浆施工的重要参数，浆液扩散半径直接影响着灌浆整个工程量及造价，可以利用现场注浆试验来对地基条件复杂及计算参数选准难度大的情况进行有效确定。如果浆液呈现柱状扩散，试验资料不全的情况下，可以将不同工程地质条件下土的渗透系数作为参考依据，进而得出浆液扩散半径的推荐值。

4、注浆孔的布置方式。布置注浆孔必须使相邻注浆孔的作用范围存在重合部位，促使需进行加固的路基成为一个完整的受力体。单排孔布设与多排孔布设都是注浆孔布置的重要方式。

5、注浆量的确定。将灌注半径内圆柱体孔隙的总体积作为灌浆量的体积，浆液在灌浆过程中有时不能将土体内的孔隙完全填充，部分浆液含水的孔隙填充效果更差。在计算浆液量时，一般在理论值上要乘以在1以下的数值，但具体作业中，尤其是单孔灌注量中的I序孔灌注量常常在理论计算值以上，II序孔的灌注量则在理论计算值以下，进而对单孔灌注完成的标准造成极大的影响。

6、袖管注浆施工。按照浆液扩散距离对注浆孔距离进行确定，在地层条件下，浆液参数、注浆参数直接关系着浆液的扩散距离。当单排孔对注浆要求无法满足时，常常会选用三排孔。设计多排孔的原则就是对注浆孔潜力进行充分发挥，进而取得最大注浆体厚度，这种情况下不但不会产生两排孔间搭接紧密度不够的现象，也不会出现过多搭接浪费的情况。

7、灌浆质量检验及效果评估。作为地下隐蔽工程，灌浆工程在施工过程中必须遵循施工规定进行有效施工，为确保注浆工程的整体质量，灌浆高等级公路软弱地基后，必须使其路基承载力在200kpa以上，最大沉陷必须在30era以下。利用静载试验、钻孔取芯标贯试验、深槽开挖检查及弯沉试验，对填充灌浆施工范围内杂填土层空隙的有效性进行验证，充分压密及填充粉、细沙层，提高路基承载力，进而实现沉陷控制的目的。

四、结束语

综上所述，随着改革开放程度的不断加深，我国公路工程建设规模也越来越大，进而增加了公路工程施工的难度。作为公路工程施工的重要组成部分，路基沉陷施工过程中必须重视其处理方式的选择，压力灌浆技术在路基沉陷施工的中的大量应用，可以最大限度地提升软土路基施工的质量，还能实现其经济效益及社会效益。