浅谈涵洞地基加固中压密注浆技术的应用

符运超

【摘 要】本文从一个已建成工程的地基加固处理实例出发，作者分析了施工的特殊性和难度，介绍了施工方案的改进过程，较详细的叙述了改进后的施工方案和施工工艺流程以及地基加固处理的最终效果。本工程所采用的斜孔注浆、先双液帷幕注浆，后帷幕内单液注浆、及间歇注浆法对今后类似工程的施工将是很好的借鉴。

【关键词】压密注浆；高速公路；已建涵洞；地基加固

The apply effect of Dense slurry-casting technology for Soil ground reinforce of existed culvert on highway

Fu Yun-chao

（Railway 23 Bureau Group Co.， Ltd. Chongqing 40054）

【Abstract】This paper beginning at a example of soil ground reinforce for a existed engineer， the author analyzed the specialty and difficulty of construction， and introduce amelioration process of construction design， and describe the Soil ground reinforce effect after construction design be ameliorated. The crafts of Inclined hole slurry-casting pre-double liquid purdah slurry-casting back single liquid purdah slurry-casting and intermission slurry-casting can be used for reference in other similarity construction.

【Key words】Dense slurry-casting；Highway；Existed culvert；Soil ground reinforce

1. 序言

（1）某高速公路K10+420（YK10+468.61）涵洞为一过水钢筋混凝土盖板涵，设计净空4×4m，C15混凝土整体式基础，基础宽度6m，基础埋深1.20m，在基础底面以下进行了1.0m厚的级配碎石换填。C15混凝土台墙，台墙厚60cm。

（2）该涵洞位于一条黄土冲沟之中，由于地形很差，勘察设计阶段未进行钻探，涵洞设计系参考附近的地质资料。涵洞主体建成后，上部填土尚未完成，几场大雨之后，雨水浸泡了地基，致使涵洞发生了严重的不均匀沉降，两台墙产生了多处裂隙，伸缩缝处可见明显错台，严重影响了涵洞的正常使用。

涵洞发生不均匀沉降后，采用了钻孔取样与探井取样，并采用静探及标准贯入试验等原位测试手段，查清了场地地基岩土的工程地质特性，为涵洞地基加固处理提供了准确的地质资料。

（3）地基加固工作历时44天，共计成孔422个，注入水泥331800Kg，水玻璃67973.3Kg。地基加固后，进行了取样检验，并布置了地基沉降监测，经过半年多的检验，未发生新的沉降和差异沉降，说明注浆效果良好。

2. 工程地质概况

K10+420（YK10+468.61）涵洞场地地貌单元属太行山前低山丘陵区的边缘，沟谷发育，地形切割严重，原始地面标高为231.00～234.5m。涵洞轴线与冲沟主槽基本重合（略偏向东侧），由于冲沟汇水面积不大，除暴雨后洪水流量较大外，常年无水。冲沟两侧沟壁均为第四系中、上更新统（Q2+Q3）黄土状亚粘土，并间夹钙质结核层和古土壤层，厚度一般20m左右。

根据补充勘察资料，场地内地层在勘探控制深度范围内，自上而下为：

（1）杂填土：由碎石、块石及黄土状亚粘土组成，结构松散，厚3.0m左右，主要分布于涵洞进口以外（左线左侧）。

（2）素填土：以褐黄～棕黄色黄土状亚粘土为主，稍湿，松散，含钙质结核及少量碎石，厚度0.7～1.10m，呈楔状分布于右线涵洞出口至左线涵洞出口段。

（3）全新统新近堆积黄土（Q 42）：黄褐～褐色，湿，软塑，结构松散，具大孔隙及虫孔，肉眼可见大集粒蜂窝状结构，高压缩性，含煤渣、砖块等杂物，厚度4.80～5.90m，该层为涵洞基础持力层。根据探井取样室内土工实验结果，其δzs=0.004～0.066，δs=0.012～0.041（P=200KPa），湿陷起始压力为12～150KPa，Es=2.0MPa，fk=90KPa，根据地面地质测绘结果，该层主要分布在冲沟的底部（右线宽约30m，左线宽约20m）。

（4）中更新统黄土状亚粘土（Q2）：灰褐～棕褐色，湿，可塑～硬塑，土质相对均匀，含钙核，下部夹碎石薄层，碎石成份为灰岩，中压缩性，厚度3.70～4.80m，Es=6.0MPa，fk=200KPa。

（5）石炭系中统强风化砂质泥岩（C2t）：青灰、灰黄等杂色，原岩结构大多已破坏，岩芯呈硬粘土状或碎块状，手可捏碎，该层未揭穿，fk=300KPa。

3. 处理方案设计

3.1 注浆孔布置。

根据补充勘察资料，交通部第一公路勘察设计院提出的处理方案是：

在涵洞内布置注浆孔3排，孔距1.5m，梅花形布孔；在涵洞外侧沿涵洞基础轮廓线向外布孔，右线涵洞两侧各布置注浆孔4排，左线涵洞两侧各布置注浆孔2排，孔距均为1.5m，梅花形布孔，处理范围为自左线左坡脚至右线右坡脚，处理深度为：左线至原地面以下4.0m，右线至原地面以下6.0m，左右线之间至原地面以下5.0m。

由于当时路基填土已填至原地面以上8.0m左右，而路基填土主要为砂砾石和碎石层。在进行试验钻孔（右线涵洞北侧）施工时发现，不仅成孔难度太大，影响施工工期，治理费用高，而且由于碎石层和砂、砾石层串浆，影响注浆加固效果。经过与业主、监理共同研究，并征得设计院同意，将原治理方案变更为：

原涵洞内3排注浆孔不变，放弃洞外侧注浆孔，沿涵洞内壁边沿两侧各增加一排向涵洞外侧倾斜的斜孔，孔距0.75m，斜距分别为2.0m和4.0m（间隔布孔）；原定各段的处理深度不变，钻孔倾角根据处理深度计算，右线斜距2.0m和4.0m的钻孔倾角分别为18.4°和33.7°；左线则分别为26.6°和45.0°。

方案变更后，左线的处理宽度与原设计处理范围基本相同，而右线的处理宽度较原方案处理范围要窄一些，为解决这一问题，经与设计院共同研究，对涵洞两侧存在湿陷性黄土地层而未处理的部分采用堆载预压法进行处理。这样不仅可满足涵洞地基加固处理的需要，而且可以节约大量处理费用。

3.2 注浆参数的确定。

原设计的注浆参数为：注浆压力0.8～1.0MPa；注浆材料由试验确定（采用水泥浆或纯水玻璃）。为确定最佳注浆参数，在正式注浆之前，选择有代表性的点、段进行了一系列试验工作，最终确定的注浆参数是：

涵洞内部采用水泥浆、水玻璃双液帷幕注浆和水泥浆单液注浆组合，涵洞外（进出口）采用水泥浆单液注浆的施工方式，即在涵洞内部按伸缩缝划分注浆单元，每个单元边缘的注浆孔采用双液帷幕注浆，位于帷幕内部的注浆孔采用单液注浆。注浆压力涵洞内为0.8～1.0MPa，涵洞外为0.4～0.6MPa。当注浆压力满足要求前，若注浆量大于1.6T或出现邻孔冒浆现象时，应对受注孔暂时封堵，停注1～2小时后再进行处理，直至达到设计的终注压力，方可结束注浆。

浆液配合比（重量）：

单液浆：水：水泥；水玻璃=0.6∶1∶0.015

双液浆：水：水泥；水玻璃=0.6∶1∶0.30

之所以选择上述参数，主要是针对本工程的特点所决定的，如前所述，在涵洞基础的底部有1.0m左右的碎石层，而路基填土又多为砂、砾石土或碎石土，孔隙较大，渗透性较好。采用单液注浆时，当孔口压力达到0.4MPa时，周围钻孔和涵洞基础伸缩出现大量串浆，最远串浆距离达10m之多，个别钻孔虽无串浆现象发生，单孔注浆量达10T左右仍不增压。采用双液注浆由于提高了浆液凝结速度，可有效控制注液的扩散范围，从试验注浆的检测结果看，无论注浆压力和注浆效果均可以满足设计要求。但全部采用双液注浆，工作效率低，成本相对较高，为加快注浆进度，降低成本，故最终选定了这一注浆方案。

4. 施工工艺流程及技术要点

4.1 施工工艺流程

4.2 技术要点。

4.2.1 埋管止浆。

钻孔按设计要求完成后，经监理验收合格后，下入注浆管和止浆塞，止浆塞位置，对于涵洞外钻孔，不浅于1.20m，涵洞内钻孔应位于涵洞基础的底部。止浆塞安放到预定位置后，先放入少量碎石，再用1∶2∶2（水∶水泥∶水玻璃），采用水泥浆注满封孔，确保止浆效果。

4.2.2 注浆顺序及异常现象的处理方法。

（1）注浆顺序为先帷幕孔（双液注浆）后注浆孔（单液注浆），单液注浆应在每帷幕单元双液注浆结束两小时后开始。

（2）串浆：双液注浆时，如出现串浆孔，应及时采取两孔同时注浆。并适当改变水玻璃的加入量，缩短初凝时间；单液注浆时，如出现串浆现象，应暂时将受注孔封堵，先注串浆孔，而后循环复注，确保各孔全部达到设计终孔压力。

（3）冒浆：地面裂缝冒浆时，应调整注浆压力，小流量灌注或间歇注浆，当进行双液注浆时，如需间歇注浆时，在暂停注浆前应向孔内注入一定量（不少于输浆管容积的3倍）的清水，避免注浆管、孔堵塞。

5. 质量检验

5.1 钻孔取芯检验。

在注浆工程全部结束28天后，于2002年3月6日分别在左线出口轴线两侧，右线进出口轴线附近，选择注浆最弱点（三个相邻注浆孔之中心点）进行了钻孔取芯，从岩芯样块可以看出，在1.2m～6.0m范围内，可见大量呈网状、脉状分布的浆液结石体，局部可见呈柱状的结石体，各孔所取原状试样，经室内试验，其无侧限抗压强度为0.800～0.984MPa，满足设计要求。

5.2 沉降观测。

为掌握涵洞注浆前后的沉降变化情况，并进行长期沉降监测，评价注浆效果，分别在涵洞的两台墙对称布置了14对的沉降观测点。注浆前，注浆结束以及注浆结束后30天、45天各观测一次（后因基准点被施工破坏而中断），从最后两次观测结果看，随着浆液的固结而沉降趋于稳定（15天平均下沉量仅0.5cm），说明注浆效果良好。自2002年2月8日注浆结束至今，经历了一个雨季，特别是公路通车半年以来，无任何异常现象发生，也说明了注浆效果良好。

6. 结束语

本次施工的是一个已建成工程的地基加固工程，它与普通的未建工程的地基加固处理相比有很大的特殊性，施工难度大。在施工实践中，由于加强实验，不断创新，探索出一套有效的施工技术和施工工艺；例如，建议将难以施工的涵洞外侧的设计注浆改为洞内的斜孔，大大降低了工作难度，加快了工作进度，节约了费用；采用的先双液帷幕注浆，而后帷幕内单液注浆，以及间歇注浆法，都取得了理想的效果。这些经验对今后的施工是很好的借鉴。

参考文献

[1] 程 骁，张凤祥.土建注浆施工与效果检测[M].上海：同济大学出版社.1998.1.

[2] 龚晓南等.地基处理手册[M].北京：中国建筑出版社.2000.