浅析在公路路基防渗中应用高压喷射灌浆技术

陈盛

摘要：高压喷射灌浆技术自20世纪80年代引進我国，后逐渐在建筑领域推广，普遍应用于建筑物的地基加固，同时也广泛应用于水工建筑物的防渗工程中，但在公路路基防渗处理工程中应用较少。本文通过高压喷射灌浆技术在公路防渗处理工程中的设计总结，可对同类工程提供一些参考。

关键词：灌浆技术;公路路基;防渗应用

1   工程概况

某省道改建工程路段与某高速公路形成立交，下穿该高速公路，路段附近地形平坦，一般地面高程20. 3-21. 0m，在此立交的西南侧及东北侧附近范围内为养殖鱼塘水面，紧邻北侧路基边缘为一条与二环平行的明渠排水沟。通车一个月后.在下穿段范围内路面上出现多处渗水现象，对路基、路面造成破坏，影响工程使用寿命，更严重的是路面湿滑，在冬季结冰后危及行车安全，容易造成交通事故。为此，需对该段道路进行防渗处理，解浃交通安全隐患。

2工程地质条件

施工场地属黄泛冲积平原地貌，地势低平。在勘察揭露深度内的土层均为第四系地层，成因以冲积、冲湖积为主。场地范围内的地层主要有：

①素填土：灰黄色，松散，以亚砂土为主，含少量碎石。层顶高程21.5 - 22.3 m，平均层厚1.5 m.

②亚砂土：灰黄色，软塑，不均匀，夹淤泥质亚粘土薄层。层顶高程19. 1-21.5 m，平均层厚2.7 m。

③粘土：灰黄色，软塑，局部夹亚砂土薄层。层顶高程16. 3-18.2 m，平均层厚5.0m。

③1淤泥质粘土：灰色，流塑，含腐殖质，有臭味。层顶高程14. 2-17.9 m，平均层厚1.8 m。

④粘土：灰黄色，硬塑，夹亚粘土薄层，含铁锰结核，含少量钙质结核。层顶高程10. 7-12.9 m，平均层厚3.9 m。

3渗水成因分析

路面出渗点主要集中在西向行车道K5+390-K5+500及东向行车道K5+610-K5+720两段，地下水出渗后顺路面坡度向低处自流，造成该段路面长期大面积潮湿。根据地质资料，该段地面以下5m范围内为灰黄色亚粘土混粉砂，砂性重，透水性强，其下部淤泥质粘土局部夹粉砂，层厚4m左右。通过分析地下水出渗原因，发现出渗点主要位于立交的西南侧及东北侧附近养殖水塘下游，塘内水面与下穿段路面高差约1.8 m，具有一定的压力水头，且鱼塘水、排水沟内明水与地下潜水相互连通，水源补给丰富，形成稳定渗流，使路基长期位于地下水位以下。

南二环下穿段道路两侧均有浆砌块石护坡。坡脚处设有浆砌石排水沟。均为相对不透水层.而该段道路结构为乳化沥青碎石路基，上铺沥青路面，相当于一透水盖重层，所以地下水绕过浆砌石排水沟底部通过路基、路面向上出渗。

基于以上分析，选取K5+610断面作为代表断面，通过有限元计算方法进行渗流场内流速、等势线计算，对现状渗流情况进行复核。计算求得路面上出渗最大流速Vmax=3. 39～10-7 m/s，单位宽度渗流量q=5. 96×10-8 m3/s，即5.2×10-3 m3/d，折算成单位面积道路上的每天渗透积水厚度为5.2 mm，大于该地区日平均蒸发量4.2 mm。

4  防渗处理方案的选定

防渗处理主要目的是控制渗流量，以保持下穿段路面干燥。防渗的方法是在该段道路外围地基内布置两道纵向和两道横向弱透水材料，并将该弱透水材料插入至相对不透水的粘土层，形成一个封闭的围井，截断渗透水流.起消刹地基部分水头作用，以减少渗流量。

针对本工程的实际情况，选取机械垂直铺膜、多头小直径深层搅拌桩、射水法地下砼连续墙和高压摆喷防渗板墙等几种新近发展起来的防渗技术，从技术、经济、施工等方面进行方案比选。考虑到施工场地上空有高压线，高速公路桥下净空高度也不足5 m，经技术、经济及施工可行性等方面比较，设计采用截渗效果较好、施工空间要求小的高压摆喷板墙方案。

5  高压摆喷防渗板墙设计

5.1工艺选择

高压摆喷板墙施工是通过高压发生装置，使浆液、气混合而成的喷射流获得巨大的能量，对特定范围内的土层进行切割，改变原土层的结构和组成，随之灌注水泥浆液，依靠高压射流的卷吸作用置换已被破坏区域的土层结构，形成凝结体，前后连接，以达到加固地层和防渗的目的。

按喷射介质及其管路多少.可分为单管法、二管法、三管法。本防渗处理工程紧邻高速公路，为减少高压喷射施工给公路路基造成的影响.采用二管法高压摆喷工艺。摆喷板墙设计结构见图1。

5.2防渗板墙布置

设计在下穿段路面两侧排水沟底部各布设一道纵向防渗墙，长度范围为桩号K5+390-K5+720，两侧防渗墙长度均为330 m，墙顶部分与已建排水沟底部连接成一体。

在桩号K5+390和K5+720断面处各布设一道横向防渗墙，与纵向防渗墙共同组成封闭的矩形防渗帷幕体系。横向防渗墙位于公路路面下，公路结构从上至下依次为12 cm沥青混凝土、32 cm二灰碎石垫层、20cm二灰土底基层和80 cm水泥石灰土。为不破坏公路路基，设计墙顶高程位于二灰土底基层下。待施工完毕后再将路面及排水沟上的钻孔填平，恢复至原状。

5.3防渗效果计算

经计算，工程实施后，路面上出渗最大流速Vmax=3. 09x 10-7 m/s，单位宽度渗流量q=4. 27×10-10m3/（s·m），即3.7×10-5m3/（d·m），折算成单位面积道路上的每天渗透积水厚度为0. 037 mm，远小于该地区日平均蒸发量4.2 mm。

通过对比可知，经过高压摆喷板墙防渗后，代表断面处单位宽度渗流量仅为工程实施前的1/100，防渗效果非常明显，可以解决路面积水问题。

6技术要求

工程施工采用两管法摆喷工艺，防渗墙底部插入④层粘土中0.5 m;防渗墙墙体厚度为0.2～0.3 m;防渗墙墙体渗透系数≤A×10-6 cm/s;防渗墙墙体抗压强度1.0 MPa。高喷孔孔距1.2 m，喷嘴方向与设计轴线夹角±15°一序孔注浆压力约28 MPa，二序孔注浆压力约30 MPa，提升速度控制在13-15 cm/min。喷浆施工先施工一序孔后施工二序孔。

7工程效果

本工程结束后，局部沿排水沟路面有隆起现象，最大变形为6.3 cm，经局部洗刨处理，基本上保证了原路面的完好。业主委托第三方试验机构进行了钻孔取芯检验，共钻孔10个，其中，北侧防渗墙部位6个，南侧防渗墙部位4个，孔位、孔深由业主派专人指定。

从钻取的高喷墙岩芯来看，高喷桩施工质量较好，岩芯连续、墙体完好，其抗压强度均大于1.0 MPa，渗透系数均小于A× 10-6cm/s。芯样单轴抗压强度、渗透性能均满足设计要求。经过近3年观测，该路段未再出现渗水现象，达到了预期的效果。

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