高速公路路基沉陷注浆施工技术

2021-12-06毕文陈胜权

运输经理世界 2021年14期

文/毕文、陈胜权

1 前言

高速公路经过长时间使用其路基可能产生沉陷，导致路面变形或产生坑槽，严重影响高速公路正常通车使用。针对这种情况，可采用注浆方法处理路基沉陷病害，并通过注浆提高路基的强度，以此在解决现有病害的基础上防止相同问题在后续通行中再次发生。而为了使路基注浆加固技术的应用发挥出应有的效果，我们有必要结合工程实际情况探究合理可行的施工技术。

2 工程概况

某高速公路合同段全长约4.6km，按双向八车道标准设计，沿线分布有2 座桥梁和隧道。据调查，该合同段局部存在路基和桥台跳车的问题，其原因为路基由于压实度不足或填筑体产生压缩变形导致工后沉降，尤其是不均匀沉降。

为有效抑制这一问题，防止造成更严重的后果，现决定采用注浆方法对路基进行加固，通过注浆使浆液起到固结、挤密与填充等作用，以此在提高路基整体强度的同时，改善其整体性，使加固后土体在整个平面与深度范围内都能和路基形成一个完整的结构。

3 工法优势与加固机理

在路基中注入浆液后，浆液会在软弱部位充分渗透，随即达到压密固结状态，将各类地质缺陷消除，同时改善路基整体受力状态，增加承载力，遏制不均匀沉降现象的发生；从根本上消除原路基范围内存在的空洞与暗道，预防病害发生，有着很高的经济效益，而且工期较短，基本不会造成污染，是一种成熟且先进的路基加固方法[1]。

路基注浆加固的基本原理为使路基形成复合式地基，对土体强度予以改良，增强承载力，减少土体自身压缩变形量，进而限制土体侧向位移，最终起到避免路基沉降的作用。施工时，先在待注浆部位进行钻孔，然后采用注浆设备将预先配制好的浆液通过一定压力注入路基土体当中，使浆液充分挤密、填充与渗透，将存在于土体颗粒之间所形成的裂隙中的空气与水挤出，迅速占据空间，降低土体孔隙比，最终使强度得到大幅提高。

4 施工准备

4.1 明确加固范围

注浆长度、宽度与深度均根据图纸确定，具体情况为：K0+224～K0+235 段，注浆长度为11m，平均处理宽度为8.1m，平均处理深度为10m；K1+180～K1+205 段，注浆长度为25m，平均处理宽度为8.4m，平均处理深度为8m；K1+979～K1+987 段，注浆长度为8m，平均处理宽度为11.1m，平均处理深度为12m；K2+170～K2+196 段，注浆长度为26m，平均处理宽度为8.9m，平均处理深度为9.5m；K4+380～K4+391段，注浆长度为11m，平均处理宽度为26.5m，平均处理深度为13m。

4.2 注浆孔布置

注浆孔按照正三角形进行布置，注浆孔之间的距离为1.5m，注浆按照从外到内的顺序进行，提高注浆加固效果。

4.3 施工设备

为确保注浆加固施工顺利完成，根据现场实际情况配备以下施工设备：200 型转盘式钻机，2 台；200L灰浆搅拌机，2 台；HBW50/1.5 注浆泵，2 台；8m3洒水车，1 辆；发电机组，2 台。所有施工设备使用前都应进行检验与标定[2]。

4.4 注浆材料

注浆材料主要为水泥浆，水泥为32.5 普硅水泥。按照相关检验和评定标准严格检测进场水泥，进场后的水泥需按照要求做好储存工作，以免水泥由于受潮结块或发生变质影响使用，造成资源浪费。浆液的水灰比按0.7～0.9 控制，同时采用不超过0.4～0.8MPa的注浆压力。

5 施工工艺

5.1 钻机与注浆设备就位

以现场测放出的各个点位为依据进行钻机就位，将钻机安放稳定，同时对其水平度与垂直度进行调整，然后放置配套的其他设备，如制浆机与注浆机等，对注浆管线进行固定。需要注意的是，注浆管线的长度不可太大，以30～50m 为宜，否则会导致压力损失。最后将水泥和水等原材料准备齐全。

5.2 钻孔

钻孔利用钻机进行，使用直径为43mm 的钻头，在钻进的同时还需使用普管予以护壁。钻进方法为干钻法，整个钻进过程都不可加水，否则可能导致路基被水浸泡，使原结构破坏。钻孔深度按照设计要求严格控制。

5.3 浆液配制

按照1∶1.25 的比例进行浆液配制，以制浆机的容量为依据称取足够数量的拌和水，然后将其加入制浆机中，再按照经试验确定的水灰比进行浆液配制，启动制浆机，在搅拌的同时持续加入水泥。浆液的搅拌时间一般不能短于3min，完成搅拌的浆液不能存在沉淀，搅拌完成的浆液放到储浆桶内储存。桶内的浆液应采用人工持续搅拌，避免浆液发生离析沉淀。

5.4 注浆压力

因注浆压力和路基土体强度与重度、初始应力、钻孔深度、钻孔位置与注浆的次序有关，并且这些影响因素往往无法准确确定，所以在正式施工开始前，有必要通过试验并结合当地其他类似工程成功经验来确定适宜的注浆压力。本次路基注浆加固施工采用的注浆压力为0.4～0.8MPa，属于常规注浆压力。

5.5 终孔标准

在标准的注浆压力条件下，注浆孔的实际注浆量在1L/min 以内时，先稳压2～3min 的时间，如果期间压力没有下降或下降幅度在5%以内，则说明达到终孔标准，方可停止注浆。

5.6 封孔移机

注浆完成后将套管拔出，并立即用细石子混凝土对注浆孔进行封堵，然后冲洗浆液流动路径上的所有设备，如储浆桶、注浆泵、制浆机与注浆管等，以免残留的浆液凝固影响下一个孔位的正常使用，冲洗干净的设备移动到下一个注浆孔位并采用相同的方法进行施工。

5.7 效果检查

5.7.1 对比注浆开始前与完成后的物探成果资料，以确定注浆带来的变化，进而明确注浆效果。

5.7.2 对比注浆开始前与完成后的钻孔注水试验结果（即单位长度实际吸水量），以此确定注浆效果。如果注浆完成后单位长度实际吸水量不超过注浆开始前3%，则说明没有漏水的情况，注浆效果良好。

5.7.3 按照总量3%进行钻孔检查，视取芯浆液实际填充情况确定注浆效果。

5.8 施工注意事项

5.8.1 施工开始前对沉降具体位置予以准确测定，为注浆加固范围的确定提供参考。

5.8.2 注浆孔的钻进应实施跳孔，且不可将所有钻孔钻进完成后才注浆，否则将产生严重的串浆。注浆应按照从两侧到中间的顺序进行，以保证实际的注浆质量。

5.8.3 注浆时认真做好相关记录，包括注浆的数量、压力、时间和注浆时的地面状况，如是否发生水平位移、冒浆和沉降等；此外，还需根据采集到的数据绘制注浆数量、压力和时间之间的关系曲线。

5.8.4 在注浆的整个过程中必须做好各项资料与数据的记录、整理和分析。

5.8.5 注浆完成后，尽快利用细石混凝土对注浆孔进行封闭，使注浆孔达到饱满。

6 施工经常产生的问题及防治

路基注浆加固施工中可能发生以下几种问题，对不同问题应及时采取有效措施处理：

注浆时，如果发生冒浆或漏浆，需立即根据现场实际情况采取以下措施处理：表面封堵；在浆液中添加适量的速凝剂；降低泵送压力；使用浓浆注入；限制注浆流量；间歇注浆。

注浆时一旦发生串浆，若发生串浆的孔具有进行注浆的条件，则可与当前注浆孔一同注浆，但要注意一个注浆泵只能负责一个注浆孔；而发生串浆的孔不具备进行注浆的条件时，需使用木塞将其塞住，在当前注浆孔完成注浆后，对发生串浆的孔进行扫孔，最后重新钻进与注浆。

注浆过程必须保持连续，若由于停电或设备故障导致注浆发生中断，则需按照下列原则实施处理：首先应尽可能早的使注浆恢复正常，若注浆无法在短时间内恢复正常，则应对钻孔进行冲洗；如果钻孔已经无法冲洗或冲洗效果不佳，则需在扫孔之后重新注浆。在注浆恢复正常时，要用注浆刚开始时使用的浆液进行注浆，当实际注浆率和注浆中断之前的注浆率相近，则可使用注浆中断之前使用的浆液继续注浆；而当实际注浆率比注浆中断之前的注浆率小时，则要用浓浆继续注浆。在注浆恢复正常状态后，若注浆率比注浆中断之前的注浆率小很多，且在短时间内无法吸浆，则应采取有效的补救措施，比如提高临近注浆孔的实际注浆压力或增加注浆孔。