灌漿法在加固處理軟路基中的應(yīng)用

1、灌漿法在加固處理軟路基中的應(yīng)用             摘要廣州市內(nèi)環(huán)路南田東段k1229782427647路段（長198m，寬36m40m）工程地質(zhì)條件較差，上部地層（主要受力層）主要由雜填土（厚度13m32m，平均20m）、淤泥或淤泥質(zhì)土（厚度04m14m，平均064m）、粉、細(xì)砂（厚度06m36m，平均18m）組成。由于雜填土結(jié)構(gòu)疏松（fk90kPa）、淤泥或淤泥質(zhì)土呈軟流塑狀（fk50kPa）、粉、細(xì)砂飽和松散（標(biāo)貫試驗(yàn)錘擊數(shù)平均6擊，fk100kPa），滿足不了上部

2、荷載對路基的要求，因而導(dǎo)致路基在通車后將產(chǎn)生較大沉降。 關(guān)鍵詞灌漿 加固 路基 1工程概況廣州市內(nèi)環(huán)路南田東段k1229782427647路段（長198m，寬36m40m）工程地質(zhì)條件較差，上部地層（主要受力層）主要由雜填土（厚度13m32m，平均20m）、淤泥或淤泥質(zhì)土（厚度04m14m，平均064m）、粉、細(xì)砂（厚度06m36m，平均18m）組成。由于雜填土結(jié)構(gòu)疏松（fk90kPa）、淤泥或淤泥質(zhì)土呈軟流塑狀（fk50kPa）、粉、細(xì)砂飽和松散（標(biāo)貫試驗(yàn)錘擊數(shù)平均6擊，fk100kPa），滿足不了上部荷載對路基的要求，因而導(dǎo)致路基在通車后將產(chǎn)生較大沉降。為保證該段路基的穩(wěn)定，提高地基土強(qiáng)度

3、和變形模量，以滿足上部荷載對地基土承載力的要求，提出了對該段路基采取灌漿加固處理方案。這主要是基于雜填土孔隙大，可灌性好，灌漿后其力學(xué)強(qiáng)度、抗變形能力和均一性會(huì)有所提高，整體結(jié)構(gòu)得到加強(qiáng)；淤泥或淤泥質(zhì)土和粉、細(xì)砂通過鉆孔灌入濃漿后，使土體壓密和置換；雜填土之上已施工完的30cm厚6水泥石屑穩(wěn)定層為良好的灌漿蓋板。2灌漿加固機(jī)理灌漿就是要讓水泥或其他漿液在周圍土體中通過滲透、充填、壓密擴(kuò)展形成漿脈。由于地層中土體的不均勻性，通過鉆孔向土層中加壓灌入一定水灰比的漿液，一方面灌漿孔向外擴(kuò)張形成圓柱狀漿體，鉆孔周圍土體被擠壓充填，緊靠漿體的土體遭受破壞和剪切，形成塑性變形區(qū)，離漿體較遠(yuǎn)的土體則發(fā)生彈性

4、變形，鉆孔周圍土體的整個(gè)密度得到提高。另一方面隨著灌漿的進(jìn)行，土體裂縫的發(fā)展和漿液的滲透，漿液在地層中形成方向各異、厚薄不一的片狀、條狀、團(tuán)塊狀漿體，縱模交錯(cuò)的漿脈隨著其凝結(jié)硬化，造成結(jié)石體與土體之間緊密而粗糙的接觸，沿灌漿管形成不規(guī)則的、直徑粗細(xì)相間的樁柱體。這種樁柱體與壓密的地基土形成復(fù)合地基，相互共同作用起到控制沉降、提高承載力的作用。3灌漿設(shè)計(jì)31灌漿標(biāo)準(zhǔn)311強(qiáng)度控制標(biāo)準(zhǔn)灌漿后，雜填土承載力標(biāo)準(zhǔn)值（fk）要求達(dá)到130kPa，淤泥或淤質(zhì)土fk值80kPa100kPa，粉細(xì)砂fk值大于110kPa；復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值不小于130kPa。312施工控制標(biāo)準(zhǔn)施工控制標(biāo)準(zhǔn)是獲得最佳灌漿效果

5、的保證。本次灌漿對象之一的雜填土，由于均一性差、孔隙變化大、理論耗漿量不定，故不單純用理論耗漿量來控制，同時(shí)還按耗漿量降低率來控制，即孔段耗漿量隨灌漿次序的增加而減少。32灌漿段選擇本次灌漿分兩個(gè)灌漿段，即第一灌漿段為雜填土范圍；第二灌漿段為淤泥或淤泥質(zhì)土和粉、細(xì)砂范圍。33漿材及配方設(shè)計(jì)漿材采用兩種配方的純水泥漿，在第一灌漿段水灰比為05，在第二灌漿段為075。若雜填土中局部孔隙較大，導(dǎo)致灌漿量過大時(shí)，采用水水泥細(xì)砂07511的水泥砂漿灌注。34漿液擴(kuò)散半徑（r）的確定由于雜填土均一性差，其孔隙率、滲透系數(shù)變化大，因而僅用理論公式計(jì)算漿液擴(kuò)散半徑顯然不甚合理，現(xiàn)據(jù)大量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，暫定r值為1

6、5m。在現(xiàn)場進(jìn)行灌漿試驗(yàn)后進(jìn)一步確定r值。35灌漿孔位布置灌漿孔采取梅花形分布，假定灌漿體的厚度b為166m，則灌漿孔距L2×（r2b24）122×15216624）1225m，最優(yōu)排距Rmrb2151662233m。36灌漿孔孔深根據(jù)工勘資料，暫定孔深35m60m，平均約45m，以孔底到粘性土層為準(zhǔn)。37灌漿壓力由于灌漿壓力與土的重度、強(qiáng)度、初始應(yīng)力、孔深、位置及灌漿次序等因素有關(guān)，而這些因素又難以準(zhǔn)確地確定，因而本次灌漿的壓力通過灌漿試驗(yàn)來確定?，F(xiàn)據(jù)有關(guān)公式計(jì)算，暫定灌漿壓力在第一、第二灌漿段灌漿時(shí)分別為01MPa02MPa、03MPa04MPa，在灌漿過程中根據(jù)具體情

7、況再作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。38灌漿量灌漿量主要與灌漿對象的體積v、土的孔隙率n和經(jīng)驗(yàn)系數(shù)k值有關(guān)，據(jù)Qkvn公式，理論估算雜填土、淤泥或淤泥質(zhì)土和粉、細(xì)砂的單位吸漿量分別為035m3、028m3和018m3。39灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)在規(guī)定的灌漿壓力下，孔段吸漿量小于06Lmin，延續(xù)30min即可結(jié)束灌漿，或孔段單位吸漿量大于理論估算值時(shí)也可結(jié)束灌漿。4灌漿施工41正式施工前準(zhǔn)備工作正式施工前，保證設(shè)備器具和材料按時(shí)到場，著重做好灌漿試驗(yàn)工作，調(diào)整灌漿壓力、漿液擴(kuò)散半徑、孔距和排距后及時(shí)將孔位放樣至實(shí)地。42施工設(shè)備機(jī)具選型針對地層條件和設(shè)計(jì)要求，選擇的主要施工設(shè)備機(jī)具及材料見表1。43施工工藝431施工順序

8、根據(jù)多臺(tái)機(jī)同時(shí)作業(yè)、現(xiàn)場施工條件、工程地質(zhì)條件和灌漿方法等，施工順序采取從里往外的方式進(jìn)行。432施工程序成孔安放灌漿管并孔口封堵攪漿灌漿待凝成孔安放灌漿管并孔口封堵攪漿灌漿封孔。433施工技術(shù)要點(diǎn)（1）成孔鉆頭（110mm）對準(zhǔn)孔位后，采取沖擊成孔的方法鉆進(jìn)。在雜填土中鉆進(jìn)時(shí)，若孔壁不穩(wěn)，可下入導(dǎo)管護(hù)壁；當(dāng)鉆進(jìn)到淤泥或淤泥質(zhì)土和粉、細(xì)砂時(shí)，下入導(dǎo)管護(hù)壁，然后采取撈砂筒取砂成孔的方法直至下臥粘性土層。（2）灌漿管安放及孔口封堵灌漿管下端設(shè)置07m10m長且下端封口的花管，花管孔徑8，孔隙率15左右；在花管外壁包扎一層軟橡皮，以防流砂涌進(jìn)花管導(dǎo)致灌漿無法進(jìn)行。當(dāng)成孔達(dá)到預(yù)定深度后，將灌漿管下到位

9、，再用水泥袋放入孔中水穩(wěn)層底部包裹灌漿管并接觸孔壁即“架橋”，然后投入粘土分層夯實(shí)至孔口。（3）攪漿先往攪拌漿筒內(nèi)注入預(yù)定的水量并開動(dòng)攪漿機(jī)后，再逐漸加入425普通硅酸鹽水泥直到預(yù)定的用量，攪拌3min5min后將漿液通過過濾網(wǎng)流到儲(chǔ)漿筒內(nèi)待灌。（4）灌漿灌漿采用自上而下孔口封閉分段純壓式灌漿方法，即自上而下鉆完一段灌注一段，直到預(yù)定孔深為止。灌漿段的長度以雜填土和淤泥或淤泥質(zhì)土、粉、細(xì)砂厚度來確定；灌漿壓力采取二次或三次升壓法來控制，即灌漿開始采用低壓（小于01MPa）或自流式灌漿，對雜填土而言，當(dāng)吸漿量較大時(shí)采取間歇灌漿或用砂漿灌注，終灌時(shí)的壓力要達(dá)到設(shè)計(jì)值；灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)執(zhí)行。（

10、5）封孔灌漿結(jié)束后及時(shí)封孔，即第二灌漿段灌漿結(jié)束過半小時(shí)后，排除孔口封堵物，再往孔內(nèi)投入砂石直到水穩(wěn)層頂面，過24h后，若漿液下沉，再補(bǔ)充水灰比05的漿液至水穩(wěn)層頂面。44特殊情況下的技術(shù)處理措施（1）在灌漿過程中，發(fā)現(xiàn)漿液冒出地表即冒漿，采取如下控制性措施：降低灌漿壓力，同時(shí)提高漿液濃度，必要時(shí)摻砂或水玻璃；限量灌漿，控制單位吸漿量不超過30Lmin40Lmin或更小一些；采用間歇灌漿的方法，即發(fā)現(xiàn)冒漿后就停灌，待15min左右再灌。（2）在灌漿過程中，當(dāng)漿液從附近其他鉆孔流出即串漿，采取如下方法處理：加大第次序孔間的孔距；在施工組織安排上，適當(dāng)延長相鄰兩個(gè)次序孔施工時(shí)間的間隔，使前一次序孔

11、漿液基本凝固或具有一定強(qiáng)度后，再開始后一次序鉆孔，相鄰?fù)淮涡蚩撞灰谕桓叱蹄@孔中灌漿；串漿孔若為待灌孔，采取同時(shí)并聯(lián)灌漿的方法處理，如串漿孔正在鉆孔，則停鉆封閉孔口，待灌漿完后再恢復(fù)鉆孔。         5效果檢驗(yàn)與評價(jià)51效果檢驗(yàn)511灌漿資料分析本次施工路段共完成灌漿孔1209個(gè)，計(jì)557972m，共灌入水泥18554t，平均每孔灌入水泥1535t，平均灌入水泥0333tm，第序孔單位耗漿量比第序孔大，并且地面上抬數(shù)厘米。從總灌入量和單位灌入量數(shù)據(jù)分析，受灌段土體空隙均有大幅度地降低，從而也說明了施工段地

12、層的可灌入性。512靜載荷試驗(yàn)施工結(jié)束15d后，監(jiān)理在施工段范圍內(nèi)選擇了5個(gè)代表性地點(diǎn)（其中2個(gè)在灌漿點(diǎn)位，2個(gè)在兩相鄰灌漿點(diǎn)位中間，1個(gè)在相鄰對角灌漿點(diǎn)中間），由廣東省建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督檢測總站做復(fù)合地基壓板（05m2）靜荷試驗(yàn)。當(dāng)在雜填土頂面單點(diǎn)加載達(dá)130kN或140kN即滿足設(shè)計(jì)要求后便停止加載，這時(shí)最大沉降量僅931mm1170mm，平均1030mm。表明該點(diǎn)地基土未達(dá)極限破壞狀態(tài)，說明了施工段復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值大于130kPa，同時(shí)也驗(yàn)證了雜填土承載力標(biāo)準(zhǔn)值大于130kPa。513鉆孔取芯標(biāo)貫試驗(yàn)和探槽開挖檢查施工結(jié)束半個(gè)月后，監(jiān)理在施工段范圍內(nèi)選擇了12個(gè)鉆孔檢驗(yàn)點(diǎn)（其中6個(gè)

13、鉆孔距灌漿點(diǎn)05m，6個(gè)鉆孔距灌漿點(diǎn)10m），由廣東省建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督檢測總站進(jìn)行鉆孔取芯和標(biāo)貫試驗(yàn)。從鉆孔取上的芯樣中可見：雜填土中水泥結(jié)石較多，并且結(jié)石與土體膠結(jié)緊密；淤泥或淤泥質(zhì)土體中水泥結(jié)石成團(tuán)塊狀，有的塊狀結(jié)石由淤泥或淤泥質(zhì)土膠結(jié)；粉、細(xì)砂中也可見水泥結(jié)石，土工試驗(yàn)表明了其密度有所增加，狀態(tài)也由原來的松散狀變?yōu)槊軐?shí)狀（e0637）。標(biāo)貫試驗(yàn)結(jié)果表明：雜填土較密實(shí)，平均擊數(shù)112擊；粉、細(xì)砂平均擊數(shù)由原來的6擊增加到11擊，承載力標(biāo)準(zhǔn)值也由原來的100kPa增加到148kPa。從探槽開挖剖面可見：雜填土中的水泥結(jié)石呈片狀、條帶狀，尤其是雜填土頂面與石屑墊層底面之間和石屑墊層頂面與水穩(wěn)層底面之間普通充填條帶狀水泥漿石，厚1cm5cm，構(gòu)成了路基硬殼表層。514彎沉試驗(yàn)在施工段范圍內(nèi)，正式水穩(wěn)層施工一周后，由交通部四航局科研所進(jìn)行了30個(gè)點(diǎn)的彎沉試驗(yàn)，結(jié)果彎沉值為016mm080mm（平均041mm），均小于設(shè)計(jì)彎沉值09mm，完全滿足設(shè)計(jì)要求。52效果評價(jià)從上述效果檢驗(yàn)分析可見，灌漿施工范圍內(nèi)的雜填土層空隙得到有效充填，淤泥或淤泥質(zhì)土受到充填、擠密和置換，粉、細(xì)砂層得到有效充填和壓密，由松砂變?yōu)槊苌啊＿@三種土體經(jīng)灌漿后，不同程度地得到加固，