边坡注浆在既有市政道路路基加宽中的应用研究

宋硕

（邢台路桥建设集团有限公司，河北邢台 054700）

0 引言

市政道路建设初期，对道路的规划及其对经济的影响未能做出合理的预测，或者由于土地、政策等问题，既有市政道路的宽度往往不够，特别是在经济发展较快的地区，市政道路已经达到饱和的状态，因此，急需对既有市政道路进行扩建。而在既有道路扩建过程中，新老路基交接处路基的不均匀沉降问题是影响建成后路基整体稳定性的主要影响因素，常见的新老路基交界处的处理技术有台阶加宽及锚杆注浆加固等，而由于原有路基边坡处的压实度不够，在削坡过程中容易引起边坡的崩塌，从而给原有路基造成较大的破坏。本文以安阳某市政道路扩建工程为背景，对既有路基边坡进行注浆加固，并评价不同注浆直径对应的注浆效果，为相关工程提供一定的参考。

1 既有市政道路加宽技术

针对市政道路加宽过程中出现的新老路基的不协调变形、加宽后路基的整体稳定性差等问题，常见的加固措施有：

（1）对路基下的地基进行加固，如地基换填、冲击碾压及打桩等技术手段；

（2）新路基填料尽量和老路基填料一致，并增加新路基填料的压实度；

（3）适当增加新老路基结合处宽度，如台阶加宽及增铺土工格栅等。

1.1 台阶加宽

边坡削坡和台阶加宽是应对新老路基结合处不均匀沉降的主要加固方式，可以有效减少加宽部位的纵向开裂，如图1所示。

图1 削坡和台阶加宽

在进行挖台阶前，需要对老路基边坡的松散层进行削坡处理，从而保证新老路基交界处沉降的稳定性，常见的削坡方式有等坡度削坡、变坡度削坡等。

由于新老路基结合处沉降的不均匀，影响新路基的强度及稳定性，在实际施工过程中可通过先削坡后加宽台阶的方式减小这种不均匀沉降，加宽台阶的作用主要体现在以下三个方面：

（1）通过开挖台阶可以增加新老路基填料的接触面积，从而增强两者之间的摩擦力，提高新建路基的整体稳定性；

（2）新老路基交界处为已有路基坡面位置，原坡面处路基的压实度较低，而台阶开挖则能够对原路基坡面进行重新压实，提高压实度；

（3）台阶开挖完成后，可以在新老路基交界处铺设土工格栅，增强路基填料之间的黏聚力，从而改善填料变形性能，提高土体稳定性，并能协调新老路堤的强度和刚度，使新老路堤成为一个整体。

1.2 路基锚杆注浆加固

由于原有路基边坡土体比较松散，在老路基边坡开挖的过程中，容易因为扰动、失水等原因造成坍塌等，因此在进行边坡开挖前需要对老路基边坡进行超前注浆加固，常见的注浆加固技术中，锚杆注浆加固技术效果较好。

锚杆注浆体系由锚杆、灌浆体及周围土体三个部分组成，如图2所示，影响注浆体锚固强度的因素有土体的强度、锚杆的长度及直径、灌浆体黏聚力等。灌浆体通过带孔锚杆注入土体内部，并进一步扩散，和周围土体混合形成高强度的结合体，可通过改变锚杆表面的光滑程度来增加锚杆与灌浆体之间的摩擦力。

图2 锚固体系

2 路基边坡注浆技术

以安阳某市政道路某标段为试验段，对边坡注浆技术的注浆参数，如注浆压力、注浆量等进行确定，并对边坡注浆前后的加固效果进行评价，注浆布置示意图如图3所示，其中路基额高度约为5m，原有路基边坡防护为浆砌片石，浆砌片石的厚度约为30cm，且无黏性土包边。考虑到浆砌片石的防护深度有限，设计注浆深度大于1.5m。

图3 注浆布置示意图

2.1 注浆孔的布置

进行注浆孔布置时，既要保证不存在漏注区域，也要防止注浆交叉区域过多，从而造成浆液浪费，考虑到路基坡面较大，可采用多排注浆布置，需要确定最佳排拒Rm和灌浆孔距l，可通过公式（1）～（2）计算得到。

式（1）～（2）中：Rm为最佳排距；r为灌浆半径；l为灌浆孔距；T为有效厚度。

图4 注浆孔布置间距图

采用等边布置，根据式（1）～（2）可以得到孔间距表，如表1所示。

表1 孔间距表

2.2 注浆试验方案

在进行注浆试验前需要对注浆压力进行确定。注浆压力的大小直接影响到灌浆效果：在进行注浆过程中，不仅要克服浆液和输送管道之间的摩阻力，还要克服浆液本身的黏聚力，因此，在确定注浆压力时，既要保证浆液能够充分地填充到路基空隙中，又要保证不会对地层造成过大的扰动，在公路路基施工中，注浆压力的大小一般根据公式3确定。

式（3）中：Pcr为劈裂压力；r为土体重度；h为注浆深度；c为土体黏聚力；φ为土体内摩擦角。渗透注浆压力应不大于Pcr，二次注浆压力控制在0.8～1.0Pcr内，劈裂注浆类型的注浆压力根据注浆率的要求控制在1.5～3.0Pcr之间。

不同注浆半径下的注浆方案如表2～表3所示。

表2 1.5m直径注浆孔

表3 1.8m直径注浆孔

由表2～表3可知，每个注浆孔的注浆时间均控制在30min以内，而部分注浆孔由于注浆孔附近生长有植物，而出现跑浆现象；而且实际过程中的注浆量和理论计算的注浆量相差不大，其中注浆孔直径为1.5m时，理论注浆量比实际注浆量小100L左右，且其加固的横向范围约为3.6m；当注浆孔直径为1.8m时，其加固的横向范围约为4.2m，比注浆孔直径1.5m的加固范围大，但注浆过程中的实际注浆量比理论注浆量大1 500L左右，表明随着扩散半径的增加，注浆加固区存在漏注区，从而使实际注浆量与理论注浆量偏差过大，因此选择注浆孔直径R=1.50 m更加合理。

2.3 注浆效果评价

对注浆后7d后的注浆加固区进行钻孔取样，分析不同注浆部位的有效注浆深度，如表4～表5所示。

表4 1.5m直径注浆有效深度

表5 1.8m直径注浆有效深度

由表4～表5可知，1.5m直径注浆孔的有效深度比1.8m直径注浆孔的有效深度大10cm左右，两种布置方式薄弱点的有效加固深度均满足要求（3.0m）。从注浆位置观察可知，横向的注浆加固有效厚度大于竖向厚度，注浆扩散方向不均匀，浆液更倾向于沿路基边坡向加固。

3 结语

本文以安阳某市政道路为工程背景，对市政道路加宽过程中容易出现的问题进行了分析，并对边坡注浆的注浆参数及注浆效果进行了评价，结果表明：当注浆孔直径在1.5～1.8m之间时，注浆孔直径R=1.5m时的注浆量核和理论值更接近，且1.5m直径注浆孔的有效深度比1.8m直径注浆孔的有效深度大10cm左右，两种布置方式薄弱点的有效加固深度均满足要求（3.0m），实际施工时选择注浆孔直径R=1.50m更合理。