探讨公路桥梁路基施工中注浆技术的应用

谈光伟

安徽省交通建设股份有限公司 安徽合肥 230001

1 注浆技术原理

1.1 技术原理

压力注浆技术在土木工程中运用已经有两百多年的历史，是一种成熟的工艺，其主要原理是通过一定的压力把浆液挤压渗透到压实回填土的裂缝里或较软弱非密实部位，通过置换、填充、挤压等方式，同时浆液与土体颗粒作用，改善土体物理力学性质，实现路基路面的加固、修补。

1.2 技术作用

随着我国高速公路的快速发展，病害问题也逐渐凸显，尤其是交通量、荷载的增加，给高速公路运营带来了巨大的压力。结合我国高速公路实际调查情况分析可知，病害问题以基层不稳定、面层破坏为主，包括裂缝、沉降、脱空以及地基软弱等。在高速公路病害处治中，压力注浆技术的主要作用可归纳如下。①脱空填充：高速公路运营中路面下产生脱空，极易引发沉降、坑洞、裂缝等问题。通过压力注浆技术的运用，充分发挥高聚物材料的膨胀、防水性能，可有效排开积水填充脱空，有效防止新裂缝的出现。②稳定作用：通过压力注浆的方式处置高速公路病害，在一定程度上可起到较好的稳定作用，有利于防止唧泥、沉降等问题的产生，集密封、稳定、快速维修等功能于一体，保证高速公路后期运营稳定。③抬升作用：混凝土、沥青路面病害处治中，压力注浆方法的运用可快速起到增强、抬升、重整效果，保证高速公路路面的使用性能。④密封作用：压力注浆技术可用于接缝、裂缝密封，其可形成坚固、稳定的防水层，防止水通过裂缝渗入基层，引发更为严重的病害。

1.3 注浆设计要点分析

注浆加固工艺流程主要由钻孔布置、注浆压力、注浆范围、注浆量及浆液配比等环节组成。施工过程中需注意以下两个方面：①要对施工现场环境进行全面勘察，明确现场地质、地形、地貌、经济、天文及气候等条件，然后在此基础上设计合理、科学的注浆方案。②注浆加固操作要严格按照高速公路的路基沉降施工标准展开，核对并调整注浆方案，设置合适的注浆参数值，此外选派技术熟练的专业人员，保障操作工作的规范性和高效性。

2 公路桥梁路基施工中注浆技术的应用

2.1 施工准备

在路基沉陷处理施工开始前，应先结合现场的具体情况，认真做好各项准备工作。①施工临时用电以发电机为主，施工临时用水以附近的河水为主。将临时用水和临时用电都接通后，先对钻机与注浆设备进行试运行，保证所有设备都能处于正常运转状态。在施工人员进场前，要对其资历进行严格审核，经审核确认满足施工要求后方可批准进场。②材料准备：水泥：选择初凝时间不少于3h，终凝时间相对较长，且强度等级不低于42.5级的普硅水泥，不可使用已经变质的水泥。因注浆施工对水泥的消耗很多，单个注浆孔的注浆量就可以达到1.6-2.0m3，根据配合比进行换算，单个注浆孔需要使用水泥1.5t左右，所以在施工开始前应保证有两天以上的水泥量，在施工中还要制定材料组织计划，避免停工待料情况的发生。在水泥材料进场后，应立即报相关部门进行数量核实，为后续的收方结算提供方便。水：人、畜饮用水都可在施工中使用，若对水质有怀疑，应委托相关部门进行检测，仅检测确认对泥浆性能无影响后，方可使用[1]。另外，还可根据周围的环境情况，通过沟渠取水进行注浆施工。水玻璃：模数在2.4-3.2范围内，波美度在42°-46°范围内，密度在1.40-1.46g/cm2范围内。③技术准备：基于技术总工程师的指导，根据工程特点，对各类资料进行收集，制定合理可行的施工方案，并提出有效的技术管理方法；分项工程施工开始前，组织相关人员对招标文件进行熟悉，以掌握设计方案和施工要求；组织施工人员认真学习相关技术标准，确保施工始终按照规范的要求进行；对现场全体操作人员做安全和技术交底。

2.2 注浆参数

①在注浆过程中，注浆压力是达到预期注浆质量的关键因素，若压力不足，将无法使浆液流至指定范围，浆液的扩散范围很小，会产生空白区；而若压力过高，会对原路基结构造成破坏，将路面层顶坏，导致浆液在薄弱的位置冲出，无法达到理想的注浆效果。对此，确定实际的灌浆压力是十分重要且必要的，在施工中可根据现场具体情况进行适当的调整，同时使注浆缓慢，做好对压力的控制，避免抬高路面。②注浆浆液的水泥为强度等级为P.042.5的普硅水泥，浆液的水灰比按1:1控制，水、水泥与水玻璃三种主要材料的质量比为1:1:0.025。③如前所述，注浆孔的直径和深度分别为50mm、6.0m。对于注浆孔之间的距离，应根据预先绘制好布孔图确定，而对于注浆孔的孔深，可使用控制钻杆进行控制[2]。浆液采用管道进行输送，输送速度按1.4-2.0m/s范围控制。对于浆液胶凝时间，一般不能超过60s。

2.3 布孔设计

注浆孔位置需结合路基的地质条件和灌浆标准来确定，以保障注浆效果。孔位设计时应预留出一定的空白区，防止浆液溢出。孔位布置主要采用梅花桩形式。注浆布孔过程要求浆液的注浆有效范围彼此重叠，确保路基沉降部位的土体在平面和深度范围内始终连接。本工程为了避免浆液漏洒或溢出，特别是在断缝区域，将注浆孔的间隔设为1.5m。同时在保障浆液不影响孔径的基础上，设置5排注浆孔进行后期注浆操作。

2.4 钻孔布置

在进行钻孔布置时，切忌损害原有路基，保障钻孔满足设计标准。在特殊情况下，可选取干钻法操作。干钻法可有效减少加水量过多的问题，最大程度地加强路堤防护力度，防止路基被水浸湿，起到保护路基结构的作用。本工程地质复杂且易受损，因此需选取路基沉降较为严重的区域展开油压钻机操作，一般选择半径为45mm的钻具进行钻孔，保证钻孔深度为1m左右。除此之外，工程采取全程下套管钻进的方式，减少塌孔几率，并用金刚石钻具来加强钻孔效率。

2.5 确定注浆压力

灌浆压力是实现浆液扩散并有效充填和压实的保证，在确保灌浆施工质量的基础上，灌浆压力值越大则扩散半径和范围越大，越有利于增加土体强度。但当灌浆压力超出施工土体自重和强度时，发生地基及其上部结构破坏的可能性也越大。灌浆压力值的大小与土层结构、灌浆施工次序、灌浆方式等有直接关系，工程压力灌浆施工过程中，灌浆压力先按1.0-2.0MPa的标准控制[3]。

2.6 洗孔、补浆及灌浆结束

为保证注浆施工效果，注浆结束后应按照规范进行注浆孔洗孔处理，本工程洗孔施工选用优质泥浆，以确保下次压力注浆施工质量。压力注浆结束后浆液灌注量和灌注压力检测值达到设计要求后，应进行注浆外管的封口处理，以保证注浆外管内灰浆填满。压力注浆达设计压力值且稳压15min后便可结束灌浆，若出现地面冒浆等问题，应立即进行封堵。

在钻孔施工完成后，立即埋设注浆管，将止浆塞设于路面以下，避免将浆液进入到路面结构层当中；具体的埋设深度要根据路面铣刨方案来确定。

在注浆完成以后，要立即封孔，完成封孔后，孔口要和路表面保持平齐。在钻孔过程中要对孔的位置、深度、土层变化等进行记录，并制定有效处理措施。

2.7 压力注浆

注浆加固技术主要借助压力作用进行后续一系列的操作。注浆压力的选取要充分考虑路基的地质情况，依据单孔注浆量的方式展开，注浆管的安装必须一次性到位，即要求注浆管一次性安装至指定设计深度处，且在施工过程中秉承自下而上的施工顺序。若注浆压力较小，注浆液的喷射不能满足施工要求，就会造成施工工期延长，因此需要减小注浆孔的扩散半径，留出一定的空白区域；若注浆压力过大，则会对路基结构造成或大或小的损坏，加大路基的负荷，造成路基边坡移动和路基抬升等现象。注浆顺序为先外后内，采用隔行跳打的施工工艺和先排为主、后排补注的方案，避免注浆过程中出现跑浆、冒浆。

3 结语

在我国高速公路病害处治中，压力注浆技术是一种经济、有效的手段，使小范围、高效率、快通车的路基路面修复成为可能，目前在工程实践中已经得到了广泛运用。在高速公路压力注浆施工中，需合理选择注浆材料，通过试验段确定浆液配比、注浆压力等施工参数，规范落实各道工序，做好钻孔、注浆质量控制，获得较好的病害处治效果，保证高速公路后期运行安全、可靠。