灌浆技术在市政道路软土地基中的应用

郭进涛

摘要：在市政道路工程施工过程中如果存在软土地基，通常需要对其进行特殊处理，而灌浆技术经过实践证明效果较好。本文结合具体工程案例，详解介绍了软件技术在市政道路软土地基中需要重点关注的技术参数，及其在施工过程中需要注意的细节。本文的研究具有一定的实践意义。

Abstract： In the process of municipal road construction， if there is soft soil foundation， it usually needs special treatment， and the grouting technology has been proved to be effective by practice. This paper introduces in detail the technical parameters that need to be paid attention to in the soft soil foundation of municipal road and the details that need to be paid attention to in the construction process. The research of this paper has certain practical significance.

关键词：灌浆技术;市政道路;软土地基;钻孔

Key words： grouting technology;municipal road;soft ground;drilling

中图分类号：U416.1                                     文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）19-0183-02

0  引言

在市政工程道路施工时，如果遇到软土地基则必须要对其进行特殊处理，其中灌浆技术就是其中重要的手段之一[1]。大量的实践表明，灌浆技术在市政道路软土地基中具有良好的應用。采用灌浆技术可以避免软土地基对道路工程的不良影响，避免出现路基滑移、道路不平整等问题，从而提升这个市政道路工程的施工质量及其使用寿命[2]。

1  工程概况

某市政道路工程项目，经过地质勘察发现有一段路段工程地质条件相对不好，该段路基上部结构以杂填土、淤泥、细砂为主，其覆盖的厚度范围依次为180～350cm、90～160cm、60～360cm，平均厚度依次为260cm、124cm和180cm。上述的这些土质承载能力均较差，显然无法达到施工要求，如果不对其进行处理则会严重影响市政道路工程项目的施工质量，后期使用时极可能出现很大沉降。基于以上实际情况，为了提升地基的可靠性，达到路基施工要求，必须针对该土质开展有效的处理措施，其中灌浆技术是比较好的选择。已有的实践经验表明，对于软土地基，通过灌浆技术处理后，地基的力学性能有了显著的提升。因为杂土的空隙通常较大，因此泥浆能够很好的渗透到杂土内部，从而起到强化土质之效果。而对于淤泥和细砂，通过灌注浓的泥浆，可以使其更加密实。本项目在进行灌浆技术施工前，在杂填土的上部区域利用5%水泥石屑进行覆盖施工，覆盖层的厚度为22cm，通过该措施能够提升灌浆的效果和质量。

2  市政道路软土地基灌浆技术的应用

2.1 灌浆过程工艺设计

2.1.1 灌浆标准

根据标准规范和设计要求，经过灌浆处理后要求地基中杂土、淤泥和细砂的承载能力分别超过130kPa、100kPa和110kPa。整个地基的承载能力不得低于130kPa。本项目施工中的难点在于杂土的灌浆效果控制，由于杂土的性质不均匀，很难通过理论的方法进行精确计算，因此必须在实际操作过程中进行严格精准控制。本项目可以分两段，分别为杂填土段和淤泥细砂段。

2.1.2 施工材料及其配合比设计

施工用的泥浆材料需要实施严格控制[3]。针对不同的施工段，需要采用不同的水灰比，其中杂填土段、淤泥细砂段使用的水灰比分别为0.5和0.75。但是对于部分区域杂填土空隙相对较大，如果仍然采用水灰比为0.5的泥浆则会导致灌浆量增大，此时可以对水灰比进行优化，比如可以通过水：水泥：细砂=0.75：1：1的泥浆。

2.1.3 确定浆液扩散半径

由于整个施工区域的杂填土性质不是非常均匀，很多性能指标，如渗透系数、孔隙率等，差别较大。因此在很难通过纯理论的方法计算确定浆液扩散半径。本项目基于理论计算结果，并充分借鉴已有的工程实践经验，最终确定浆液扩散半径大小为150cm。需要说明的是，该数值只是一个设计参考值，在实际操作时需要结合具体情况进行调整。

2.1.4 灌浆孔位的布局

本项目通过梅花形来布局灌浆孔，设计的灌浆体厚度大小为166cm，那么根据有关理论计算公式可以计算得到不同孔之间的距离为250cm，两排之间最优的距离为233cm。

2.1.5 灌浆孔的深度

结合前期地质勘察结果，确定灌浆孔的深度范围为350～600cm，具体深度要求孔底达到粘性土层为止。

2.1.6 灌浆压力的确定

灌浆压力直接影响整个灌浆技术的成败，是一个非常重要的技术参数，且该参数受很多方面因素的影响，因此想要精确确定灌浆压力存在很大难度。通常都是基于理论公式计算结果并结合成功实践经验来确定灌浆压力的数值。本工程项目针对杂填土段确定的灌浆压力值在0.1～0.2MPa范围内，针对淤泥细砂段确定的灌浆压力值为0.3～0.4MPa。在实际操作中还需要充分结合具体情况进行调整。

2.1.7 灌浆量的确定

该技术指标的计算公式为Q=kvn，其中k表示经验系数、n和v分别表示被灌注土质的孔隙率和体积。根据该计算公式杂填土的单位灌浆量为0.35m2，淤泥的单位灌浆量为0.28m2，细砂的单位灌浆量为0.18m2。

2.1.8 灌浆结束时刻的确定

按照上述的灌浆压力进行施工时，如果连续半小时吸浆量每分钟不超过0.6L，则可以结束灌浆。或者吸浆量远超过设计的数值时也可以停止灌浆。

2.2 灌浆施工过程

2.2.1 施工准确

开始施工前，必须要对施工过程中使用的器械装备进行仔细全面检查，确保施工材料的质量。最重要的是在正式施工前结合施工现场实际情况开展相关试验工作，确定相关技术参数。

2.2.2 施工工艺

整个施工过程需要遵循由里至外的顺序开展，施工过程中需重点注意的细节主要包括：

①直径为110mm的成孔钻头需要准确定位，通过冲击成孔的方式进行施工。针对杂填土进行钻孔时，部分区域孔壁可能出现不稳定的现象，可通过导管对孔壁进行保护。在淤泥细砂段进行钻孔时，同样需要通过导管进行保护，并且通过捞砂筒取砂成孔法进行施工。孔的深度要求达到粘性土层。

②在设置灌浆管和孔口封堵灌浆管的下部区域安装封口花管，其直径大小为8mm，长度在70～100cm范围内。将软橡皮裹附在花纹管外壁，避免杂质流入花纹管内部，从而影响整个灌浆施工过程。

③在配制泥浆时，首先向搅拌设备内注入适量的水并将搅拌机启动，然后再往里面添加普通硅酸盐水泥，水泥添加完毕后继续搅拌3～5分钟，将搅拌后的泥浆注入储浆筒内等待灌注，需要注意的是，将泥浆注入储浆桶内时需要进行过滤，保证泥浆的纯度。

④灌浆过程采取纯压式灌浆方法，顺序为从上到下。灌浆段具体长度需要综合考虑其情况来确定，主要考虑钻孔部位杂填土、淤泥和细沙层的厚度。灌浆过程中，灌浆压力不能一次上升至设计值，需要经过2～3次连续提升，直到达到设计要求为止，灌浆刚开始时采用的灌注压力相对较小。对杂填土进行灌浆时，若吸浆量较设计值大很多，则可以通过间歇灌浆的模式，或者改用砂浆进行灌注，灌浆结束时的注浆压力必须达到设计要求，且灌浆结束标准严格按照设计标准执行。

⑤完成灌浆工作后必须立即将孔进行封闭，在第二灌浆段灌浆结束过半小时后，将孔口的封闭物进行拆除，并且向孔内放置砂石，使之与水稳层顶面平齐。整个施工工艺结束24小时后，如果出现浆液下沉的现象，则需要进行补充灌浆处理，直到与水稳层顶面平齐。

2.2.3 特殊情况处理措施

在施工时如果发生冒浆现象，则可以采取的方法主要有：①适当优化浆液的水灰比，提升其浓度值，特殊情况下还可以往浆液中添加水玻璃或者砂，且应该减小注浆压力;②控制灌浆的速度，确保吸浆量每分钟低于30～40L，甚至可以控制得更小;③通过间断式灌浆的方法，在灌浆时如果发生冒浆问题立即停止灌浆，通常间断15分钟左右后继续灌浆。在施工时如果出现串浆现象，则可以采取的方法主要有：①适当增加两个孔之间的距离;②调整施工工艺，适当增加相邻两孔灌浆间隔，完成前一个孔的灌浆工作后待其凝固到一定程度后再进行后一个孔的灌浆施工;③出现串浆现象的孔如果是等待灌浆的孔，则可以针对两个孔同时进行灌浆施工。如果出现串浆的孔正在进行钻孔施工，则应该立即停止钻孔操作，并对孔进行封闭处理，待完成灌浆后继续钻孔。

2.2.4 软土地基灌浆技术应用效果检验

本工程项目在结束施工半月后，在施工路段随机选择5个地点开展静荷试验，开展实验过程中，发现所有地点当载荷超过130kPa时均没有出现破坏现象，说明所有地点的承载能力均超过了130kPa，达到了设计要求。与此同时对沉降量进行了监测，发现最大沉降量范围在7.26～9.45mm，沉降量的平均值为8.32mm。

在完成标贯试验和探槽开挖检查之后的15天，在相关的施工路段随机的选择12个地点进行钻孔检验，一半钻孔地点距离灌浆点半米，另外一半钻孔地点距离灌浆点1m。钻孔取芯和标贯试验有专业的机构来实施。基于上述检测结果可知：杂填土中出现了很多水泥结石，并且土基体与结实之间相互渗透，结合得非常紧密。淤泥中同样出现了大量的水泥结石，并且这些结石呈现团块状，部分结石中渗透有一些泥质砂土。水泥结石同样存在于细砂层中，通过土工试验证明了细砂层的密度有了一定程度的提升，整个的状态也有了显著的改善，变得更加密实。通过标贯试验证明，灌浆处理后不管是杂填土、淤泥还是细砂层的强度均有了显著的增加。基于探槽开挖剖面分析可知，通过灌浆施工，形成了厚度范围在20～55mm的路基硬壳表层。

在完成正式水稳层施工后的7天，在整个施工路段随机选择30个地点开展弯曲试验，结果发现所有点的弯沉值范围是0.15～0.71mm，且平均值大小为0.41mm。该结果能够满足相关标准规范和设计要求。本工程项目中的设计要求为不超过0.9mm。

3  结束语

本文的工程实践结果表明，对于市政道路工程项目中的软土地基，通过灌浆技术可以显著提升地基的强度，从而为市政道路的施工质量奠定坚实的基础。但在利用灌漿技术进行施工时，需要综合考虑理论计算结果和实践经验来确定相关的技术参数值，并且需要在施工现场做试验最终确定参数。

参考文献：

[1]王树桐.土建施工中软土地基的施工技术分析[J].建筑工程技术与设计，2018（28）：1524.

[2]刘坡.公路施工中真空灌浆技术的应用探讨[J].科学与财富，2018（24）：279.

[3]姚百玲.建筑工程中灌浆技术要求及材料选择要点[J].商品与质量，2019（19）：159.