注浆技术在高速公路路基病害处理中的运用

2020-03-08梁军

工程技术研究 2020年3期

梁军

（陕西建工机械施工集团有限公司，陕西西安 710032）

公路工程作为我国交通领域的重要组成部分，其在长时间运营之后路基纵向有可能出现裂缝与沉陷等诸多问题，阻碍路面运输的正常进行。地基是建筑的基础，如果地基稳定性差，将会降低公路质量，威胁到行车安全。如一些路面因为长时间使用，出现了淤泥堆积、钢渣重新排列等现象，引发了路基病害。对于这些质量问题，建议采用注浆技术加固与修复路面，以提高路基稳定性，保证公路运输的正常进行。

1 注浆技术

注浆技术在应用中主要是通过注浆设备灌注浆液，填充公路路基孔隙、孔洞，增加路基的强度，提高公路的紧密性与可靠性，杜绝路基沉降等质量问题。采用注浆技术处理高速公路路基病害，基本原理是提高路基土体的密度、巩固性，使路基更加稳定，达到提高路基承载力与质量，延长使用期限的效果[1]。注浆技术在实际使用中操作流程比较简单，具有作业成本低、施工效率高的优势，凭借这些优点在高速公路工程中得到了普遍应用。

常用的注浆技术有渗透注浆、压密注浆、劈裂注浆三种：第一，渗透注浆工艺。在保证原路基土体的同时，在土体孔洞中注入浆液，凭借浆液具有的压力将障碍物形成的屏障冲破，排出土体内部水分，挤压、填充土体空隙，使浆液进入土体内部之后，能通过与颗粒相互融合，加强土体防渗透性。第二，压密注浆工艺。这种注浆工艺具有高强压力的优势，将浓度比较高的粘稠浆液注入土体内，随后浆液开始向土体的四周流动，有挤压土体的效果，同时也因为紧密度得到提升而增加土体原本的承受力。其中需要注意的是，浆液与土体无法通过渗透而混合，所以这一工艺不能在透水性能差、含水量高的软土体注浆中应用。第三，劈裂注浆工艺。劈裂注浆工艺是将水泥或化学浆液等注入土层，以改善土层性质。在注浆过程中，注浆管出口的浆液对四周地层施加了附加压应力，使土体发生剪切裂缝，浆液则沿着裂缝从土体强度低的地方向强度高的地方劈裂，劈入土体中的浆体便形成了加固土体的网络或骨架[2]。这一措施可以提高土体稳定性，适合渗透功能差的土体注浆。

2 高速公路路基病害处理中注浆技术的注意要点

2.1 分析注浆加固机理

注浆加固的机理是采用注浆管注入凝固化浆液，使其进入到岩土体内部，利用气体填充与挤密等方法挤出体层内水分。当注浆硬化之后，岩土会在胶结作用下形成新的土体，强度、压缩性低、抗渗透性能与原土体相比更加稳定，这在公路基底加固与病害处理中属于必不可少的举措。

2.2 制定加固处理方案

针对公路工程施工而言，静压注浆是注浆技术的一种，也是病害处理的有效举措。静压注浆工艺是在孔内插入钢筋，并且在微型桩群内完成注浆，为填方路基、结构物空隙填充作业提供方便，同时也将填方路基的稳定性与密实度提高，避免地下水侵蚀路基与渗透破坏问题。使用静压注浆工艺，需要发挥水泥浆液、填土两者之间的相互作用，以此获得水泥土，有利于提高路基土体力学性、路基浆液粘性，从而达到稳定路基的效果。

2.3 注浆技术参数设置

高速公路工程中的路基施工非常关键，压实度是施工环节必须注意的问题。因此，施工人员采用注浆技术进行加固作业时，注入浆液这一项操作要适当加大浆体流动度，扩大浆液扩散半径，使土层内部浆液分布更加均匀。如果单孔注浆量数量较多，这时可以结合实际情况增加3%水玻璃，起到控制浆体泌水率（泌水率含量以10%为宜）的作用。施工期间注浆压力的控制要遵循不破坏地层结构这一项原则，尽量减少对底层结构的破坏，以提高路基稳定性，规避路基病害。因此，调整注浆压力时，注浆材料28d 抗压强度必须大于5MPa。另外，工作人员要针对注浆压力影响因素总结解决方案，重点包括加固土体厚度、浆液黏度、注浆量等几个方面。综合考虑，注浆环节做到以上几点，能够有效提高土层质量，获得最佳的公路基层施工效果。

3 注浆技术在高速公路路基病害处理中的应用

3.1 应用于下沉段路床病害处理

（1）处理方法，第一，涵背注浆作业。管道注浆是注浆技术的一种常见形式，注浆管比较常用φ42 无缝钢管。小导管中间钻注浆孔，注浆孔的参数为φ8mm。因为钢管变形主要为梅花形状，所以需要将间距控制在75mm。尾部50cm 以内不钻孔，以免出现漏浆的现象。小导管长度最好控制在4 ～5m。小导管扩散半径最为常见的是0.75m，以此为依据进行布孔间距的计算，可以得出最终结果为1 ～1.2m，形状依然为梅花形，布置范围是半幅涵背[3]。钻孔深度需要在4 ～8m，按照现场实际情况控制孔深。注浆作业的过程中，一般会挑选水泥浆，注浆压力超过0.25MPa。施工人员在注浆作业期间，要对周围路面变化进行观察，若路面出现上拱开裂这种质量问题，要马上暂停注浆；如果观察过程中注浆压力增长异常，同样需要暂停注浆，由工作人员分析根本原因，将压力增长异常问题解决之后才可以继续注浆。第二，明确注入材料特点。原材料的选择是保证注浆技术应用效果的前提，水泥方面需要选择普通硅酸盐水泥，强度等级以P.042.5 为参考；配合比方面需要调配比例为1 ∶1 的水泥净浆，控制浆液初凝时间，以5h为最佳，终凝时间则控制在8 ～10h。为了发挥最佳的渗透性，还需要按照公路工程现场注浆要求进行调整，体现注浆技术的优势。第三，注浆压力调整。按照以往注浆施工总结经验，注浆终压必须大于0.25MPa，不同路段的终压要以注浆状况为依据进行调整。具体注浆作业期间，需要注入浓浆，挤实、充填台背与填土之间的缝隙，通过浆液所呈现出来的可泵性、流动性与胶结性参数，使浓浆与路基充分融合[4]。第四，注浆形式选择。参照公路工程现状选择合适的注浆形式，比较常用的注浆方法如钢管与浆塞搭配，可以获得最佳注浆效果。第五，浆液注入量控制。要想真正解决下沉段路床这一病害，浆液注入量控制非常重要，台背之间要有最佳充填效果。

（2）注浆工艺应用。第一，注浆工艺应用步骤。通常注浆技术在实际运用中分为以下几个步骤：①布孔；②钻孔；③配置水泥浆；④注浆；⑤注浆完成；⑥转移新孔。第二，注浆要点。施工人员注浆操作过程中，要使用干钻成孔这种形式钻注浆孔。钻孔过程中路基结构层、障碍物阻挡，无法继续钻进时，可以加入水使钻孔保持湿润，通常不能够使用清水钻孔。成孔之后为了避免雨水灌入需要做好压浆作业，压浆孔径要以注浆管放置为首要条件。灌浆作业时施工人员放置灌浆管要一次性完成，按照由下至上的顺利注浆。如果注浆过程中发生冒浆现象，且水泥浆液顺延土体的孔隙不断向上方串流，甚至已经冒出地面，这时可以确定地表冒浆问题。工作人员在处理时，要在冒浆处填入碎棉絮、麻絮、速凝水泥等，达到封堵的效果。若这一方法效果不明显，可以采用降压、调整水灰比与孔隙灌浓水泥浆的方式处理病害[5]。若注浆过程中注浆孔内有水泥浆液流出，基本可以将其确定为串浆。导致这一现象的主要原因在于地层内部孔隙、裂缝数量较多，若压力过高便会因为彼此之间串连导致串浆通路问题。针对这一病害的处理，工作人员可以将邻近孔注浆间隔时间延长，确保串浆孔、注浆孔的压浆同步进行，同时还需要封堵串浆孔。压浆作业时，工作人员要提前开始边孔施工，按照先边后中这一顺序开展后续环节的施工。其中比较重要的一点是，注浆作业要遵循注浆压力控制原则，才能够有效规避路基病害。第三，注浆验收。当注浆施工结束后，要开始钻孔取芯。在施工现场展开注浆验收，确定其合格之后可以恢复施工区域。

3.2 应用于路基开裂病害处理

（1）如果路基发生开裂问题，需要分析具体情况采用有效的解决方案。工作人员将注浆管内部浆液直接注入至路基中，期间固化浆液随之注入路基土体，如此一来路基硬化后可以快速凝结[6]。注入浆液填充空隙，有利于提高路基的密实性与稳定性。（2）应用注浆技术解决病害，其中最为突出的一项优势在于巩固路基。具体施工期间可以选择静压注浆工艺，激发出浆液、土体的相互作用，提高路基土体力学性能，避免地下水与水流等带来的侵蚀，还可以加强土体深度。（3）高速公路工程施工主要是采用高填方路基，这种路基的强度不是非常高。所以，为了能够最大程度的发挥出注浆技术优势，解决路基病害，需要在加固处理期间扩大浆液流动半径，加强土体内浆液分布的均匀性，缩小含水量、密实度等方面存在的差异，将高速公路路基病害充分解决。既能够提高路基稳定性与可靠性，又可以确保交通运输安全[7]。