市政道路杂填土路基的注浆加固设计及应用研究

2016-08-16袁树标

大科技 2016年26期

关键词：市政道路注浆路基

袁树标

（马鞍山市城乡规划设计院有限责任公司安徽马鞍山 243000）

市政道路杂填土路基的注浆加固设计及应用研究

袁树标

（马鞍山市城乡规划设计院有限责任公司安徽马鞍山 243000）

建筑、生活垃圾以及工业废料等在土壤中掩埋是较常见的现象，致使市政道路在建设的过程为提升整体的可靠性和耐久性要针对强度、均匀性均较差，而且压缩性非常明显的杂填土路基进行针对性的处理，考虑到注浆法在改善杂填土不均匀性方面具有积极的作用，人们尝试将此方法应用于市政道路建设过程中，在此背景下，本文针对市政道路杂填土路基的注浆加固设计及应用两方面展开研究，为提升我国市政道路的整体建设水平提供参考。

市政道路；杂填土路基；注浆加固；设计及应用

前言

在砂土、粉土、粘性土以及人工填土等类型的地基处理过程中，均可以通过注浆加固方法，预防渗堵漏、改善整体强度和变形模量、降低底层沉降程度等，可见注浆加固方法，在提升地基整体的可靠性和稳定性方面具有积极的作用，将其应用于市政道路杂填土处理方面具有可行性。

1 市政道路杂填土路基的注浆加固设计

1.1 某市政道路杂填土路基的注浆加固设计过程分析

某城市市政道路工程在建设的过程中，经过一段厚度在1.2～5.8m，由建筑垃圾和碎石块构成的杂填土土层，土层中虽含有诸多的大块杂石，但整体的粘结性较强，为防止此段承载能力较弱的杂填土对市政道路工程整体的施工效果产生影响，要利用注浆加固法对其进行地基处理，使其回弹模量上升到2MPa以上，弯沉控制值达到3.75mm，以此满足设计的整体要求。在应用注浆加固方法前先结合市政道路工程的实际特点，利用FLAC3D对注浆扩散和加固程度等方面进行模拟，保证注浆加固方法的应用，可以满足工程建设的实际需要。在模拟的过程中，针对注浆深度为2m的全孔一次性注浆和注浆深度均为0.5m切分四段完成的自下而上分段式注浆两种情况进行模拟，确定最理想的注浆加固方法。模拟的注浆模型数据如表1所示，模型的上边界为自由边界，其余均为全约束边界，通过对两种情形进行模拟计算可以发现，分段式注浆方法引起地表最大的隆起程度相比全孔一次性注浆提升近27%，而在最大主应力和最小主应力的拉应力和压应力与全孔一次性注浆方法相比并未发生明显变化的前提下，地层最大隆起明显缩减，达11%以上，可见自下而上分段式注浆相比另一种方法，在案例工程中应用加固效果更理想，对其周围特别是下部布设的线路的破坏性较小，所以案例工程选择自下而上的分段式注浆方法，为保证注浆设置的各项参数满足注浆施工的实际需要，案例工程对注浆过程的各项参数进行了设计实验，最终确定其注浆深度为2m，梅花注浆孔的间距设定为0.7m，注浆溶液采用水灰比为0.7的水泥砂浆，注浆的压力在0.6MPa以内，应用3.5cm端头注浆式钢管振动下沉实现注浆管的布置。

表1 市政道路工程模拟注浆模型数据

1.2 市政道路杂填土中注浆加固设计的注意事项

在设计的过程中要注意以下方面：①市政工程现场的实际情况，在模拟市政工程道路的过程中可以发现，杂填土路基的承载能力非常低，软弱性突出，可见其在应用的过程中出现不均匀沉降的可能性非常大，提升市政道路裂缝问题出现的概率，所以在设计前，要对钢柱柱脚钢板进行应用，利用其标高，对道路沉降的实际程度进行盘算，在案例工程中，通过测量可以发现，相邻的钢柱柱脚钢板在一定事件后最大高差可以达到1.1m，可见不均匀沉降问题十分严重，在具体注浆加固技术设计的过程中应着重考虑[1]。②注重注浆压力的合理性，在市政道路应用注浆加固技术的过程中应尽可能的不对城市绿化带、周边道路等构成破坏，所以应尽可能避免冒孔等问题的发生，现阶段我国注浆加固技术在应用的过程中，通常结合《地基处理》中的相关规定进行，注浆压力通常为作用面积范围土层重量的2倍左右，这为模拟实验提供了方向，例如注浆深度在2.3m以内的情况下，如果图纸地基的压力为20kPa/m，可以结合相关规定对作用范围内土的自重进行计算，进而对注浆压力进行设计，需要注意的是，注浆压力在注浆的过程中并不是一成不变的，所以在注浆压力设计的过程中要合理的对确定的注浆压力进行调整，现阶段通常情况下，注浆的深度在每增加1m的情况下，注浆的压力会提升20～50MPa。③在对水泥浆的用量进行设计的过程中，要结合杂填土地基注浆后的承载力优化要求，区域的置换率等多方面因素进行设计。

2 市政道路杂填土路基的注浆加固应用

2.1 注浆加固法在市政道路杂填土路基中应用的流程

设计的具体注浆施工流程如图1所示，在清场后，要结合图纸的具体设计准确的测量定位注浆孔的位置，以振动的方式将选用的注浆管布设于注浆孔下深度为2m的位置，然后在利用重量称量法保证使用的水泥重量误差控制在5%以内的情况下，按照设计比例进行配比，并通过高速搅拌机均匀搅拌，时间应控制在1min以上，均匀搅拌的水泥砂浆应在储浆桶内一直进行低速搅拌，防止离析等问题的发生，利用泵和连接胶管等设施，将搅拌均匀的水泥砂浆直接关注至设计的注浆点，在压力注浆的过程中应保证分段中处于同排但不同序列的注浆点之间的注浆时间间隔在4h以上，同时进行注浆的注浆孔间距在5m以上，以此保证注浆压力满足实际需要，通常情况下注浆压力要在0.6MPa以内，在实际注浆的过程中为满足注浆浆液扩散半径的设计要求，会结合市政道路工程的实际特点对具体的注浆压力进行调整[2]。在注浆量每分钟不足1L的情况下，进行持续10min的稳压，此时如果压力的缩减程度在5%以下，则说明注浆较充分，可以停止注浆，在压力注浆的过程中如果出现注浆量相比设计值明显增加、窜浆、漏浆、冒浆等异常情况，则需要通过封堵、浓浆、减压、间歇法注浆等方法对异常情况进行处理，直至注浆压力稳定，且异常情况消失为止。在停止灌浆后要对注浆效果进行检测，检测结果不满足设计要求时要进行补灌处理，直至检测结果合格为止。

图1 设计的注浆加固具体施工流程图

2.2 注浆加固法在市政道路杂填土路基中应用效果的测试

在注浆加固方法应用前后，应分别利用地质钻机对市政道路杂填土路基进行相同数量的钻孔，案例工程在前后分别钻了5个孔，然后针对各孔进行标准灌入实验和重型动力触探实验，结合注浆前后孔内实验所得结果，可以对注浆加固施工对市政道路杂填土路基强度的改善结果进行判断，以此确定注浆加固的施工效果是否满足预期设计的要求。案例工程在对注浆前的各孔进行标准贯入试验的过程中，以每30cm3.5击的规格进行，而在施工后以相同规格进行贯入时，发现路基的强度过大致使贯入不具有可操作性，可见注浆加固方法发挥了强化杂填土路基的实际效果。案例工程对注浆前后的杂填土路基进行重型动力触探实验的过程中，发现注浆前后在每10cm击打1次的规格下，注浆前后的最大值分别为9和3，最小值分别为3和1，平均值分别为5.05和1.9，这也证明了注浆加固方法的应用使市政道路杂填土路基的强度提升[3]。另外，在注浆前，该段市政道路的杂填土路基在弯沉测试时，受路基过软影响并未获取测量结果，而在注浆后，弯沉实验所获取的数据仅在设计的参数以下，说明注浆加固后路基的承载能力提升，这在一定程度上也说明注浆加固技术在此工程中应用的有效性。

2.3 注浆加固法在市政道路杂填土路基中应用的注意事项

2.3.1 压力注浆的工艺方面

在需处理基础选定、注浆设备确定、注浆管布设等方面完成的基础上，要进行压力注浆，在压力注浆的过程中要完成以下工艺：①利用电动钻孔机在布设钻孔的位置进行钻孔，钻孔的深度以设计标高为依据；②通过注水，对胶管、无缝钢管等进行清理，使其畅通程度满足畅通注浆的实际需要；③结合设计分次进行打管，使使用的注浆管达到设计的标高位置；④在灰浆搅拌机均匀搅拌水泥浆的同时，将搅拌的水泥浆吸入注浆泵，利用胶管、无缝钢管等向注浆点输送。在压密注浆的过程中应采用先注浆外排后注浆内排的顺序进行，两种排放注浆的间隔应在24h以上，以此保证外排注浆后会重新形成结合体挡墙，使内排管注浆时因压力过大而出现溢浆问题的发生概率明显缩减，对提升注浆质量具有积极的作用。在外排管压力注浆的过程中应采取由上至下的注浆顺序，这不仅可以使注浆液均匀分布，而且可以降低浆体外溢的概率，在发生冒浆的情况下，应调整注浆的实际顺序，应用跳孔注浆或暂停注浆的方式对其进行改善。在内排管注浆的过程中，注浆的顺序与外排管注浆基本相同。虽然案例工程采用自下而上的分段式注浆方法，但在具体操作的过程中，可以结合以上主讲方法，对具体的注浆过程进行优化设计。

2.3.2 水玻璃灌注浆液的应用方面

现阶段在市政道路杂填土路基应用注浆加固方法的过程中，除应用水泥浆外，为提升水泥浆的凝结速度，通常会选择将水泥浆与水玻璃浆同时向钻孔注入，而水比例浆液关注的速度要结合水玻璃消耗量进行调节，通常情况下，水玻璃在注浆加固中的应用量为水泥重量的2%，而灌注的实际速度要结合现场具体的关注压力、土层凝结程度等进行调节，这对水玻璃溶液关注的专业性提出了较高的要求。

2.3.3 灌注浆液施工过程中的注意事项

在灌注的过程中，如果单个注浆孔的灌注浆液工作完成，应以及进行拔管，以此避免管孔被堵塞，通常情况下，时间应控制在10min以内；在断续施工的过程中，为防止胶结堵管问题的发生，应对管道进行全面的冲水清洗，通常情况下断续施工的时间在不小于2h的情况下，就要进行清管处理。