公路路基注漿加固技術(shù)淺析

注漿加固技術(shù)在道路工程地基補強、壓密、防滲等方面應(yīng)用甚廣。由于巖土體工程性質(zhì)存在差異，加之，注漿工藝較多，注漿材料多種多樣，就常見注漿加固技術(shù)進(jìn)行簡要分析。1、注漿原理注漿加固技術(shù)就是通過高壓向地基中灌注漿液，對巖土體裂隙中的氣體與水體進(jìn)行置換，待灌注漿液凝固后，可以將裂隙以及松散的結(jié)構(gòu)重新粘連，從而起到增強巖土體強度以及阻止地下水滲流的作用。隨著注漿材料的發(fā)展和注漿技術(shù)的完善，其在隧道圍巖支護(hù)、地基加固、豎井開挖等工程領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。公路路基面臨的主要問題是路基的不均勻沉降，引起不均勻沉降的原因包括：路基不均勻的土層結(jié)構(gòu)、路基土層不密實、地下管線的修建以及水力侵蝕等。當(dāng)采用注漿法解決路基沉降問題時，通過注漿設(shè)備加壓將漿液泵入注漿孔，受壓力作用漿液會沿注漿孔向外擴(kuò)張，對注漿孔周圍土體形成擠壓，使得圓柱形鉆孔周圍土體更加密實。隨著注漿量的增加，漿體沿巖土體裂隙不斷滲透發(fā)展，巖土體中將出現(xiàn)不同薄厚、方向各異的團(tuán)塊狀、條狀等漿體，待漿體凝結(jié)硬化后，沿著注漿管會形成粗細(xì)不一、形狀各異的結(jié)石體。被擠密的地基土和漿液凝固后形成的樁體共同構(gòu)成了復(fù)合地基，從而有效抑制路基沉降變形，提高路基承載力，此外，注漿加固還能增強路基的化學(xué)穩(wěn)定性與水穩(wěn)定性，是最為經(jīng)濟(jì)有效的路基沉陷處理技術(shù)之一。2、注漿材料在選擇注漿材料時，除要確保其具有足夠的粘合力與硬化性外，還要具有良好的流動性與滲透性，以確保路基注漿加固后可以達(dá)到預(yù)期效果。注漿材料普遍選用水灰比為0.4~0.6:1的普通硅酸鹽水泥；有時為了降低注漿成本，也可以摻入砂、粉土、粉煤灰等惰性填料用以降低注漿成本，以摻粉煤灰的注漿材料為例，水:水泥:粉煤灰=0.15:1:（0.3~0.4）；特殊情況下也可將水玻璃、石灰等物質(zhì)作為注漿材料。注漿材料加固效果大都需要結(jié)合試驗進(jìn)行評判，工程上常采用無側(cè)限抗壓強度試驗測試注漿加固土的力學(xué)性能。而在對試驗結(jié)果進(jìn)行分析時，除關(guān)注單軸抗壓強度外，還需要綜合考慮土的類型、注漿量、養(yǎng)護(hù)齡期等因素?，F(xiàn)場取樣時，應(yīng)盡量選擇具有代表性的土體進(jìn)行試驗，試驗設(shè)計，盡可能開展多種注漿材料、不同齡期的強度試驗，以便得出最優(yōu)注漿方案。3、注漿工藝注漿加固技術(shù)在公路路基的補強、壓密、充填、防滲等方面具有廣泛的應(yīng)用，注漿工藝煩多，主要包括以下幾種。3.1充填注漿在路基工程影響范圍內(nèi)存在空洞時，利用漿體，或漿體與其他粒狀進(jìn)行充填。漿體可為水泥漿，或水泥與粘土等物質(zhì)的混合漿、混凝土。粒狀物可依據(jù)空洞大小而采用不含有機(jī)物的各類棄渣。3.2滲透注漿路基工程存在碎石、沙礫層時，依據(jù)粗顆粒地基的顆粒大小、密實等，利用普通水泥+粉煤灰、超細(xì)水泥、水玻璃等材料，在一定的注漿壓力作用下將漿液滲入孔隙，從而利用漿液的充填與膠結(jié)提高地基的強度與防滲性能。3.3壓密注漿路基工程遇到不滿足工程要求的地層時，采用一定的壓力將漿液注入地層形成漿泡，從而利用漿液對地層的擠壓而提高地基的密實度。3.4劈裂注漿此類工藝應(yīng)用較為廣泛，也是最常采用的路基加固處理工藝。其利用高壓將漿液壓入地層，注漿壓力超出初始應(yīng)力和抗拉強度，導(dǎo)致巖土結(jié)構(gòu)層被破壞，從而將漿液壓入地層而形成復(fù)合地基。其加固范圍大，地基強度提高幅度較大，可有效在多種地層中應(yīng)用。其注漿材料多采用水泥漿、水泥+粉土（粉煤灰）等多種材料，可依據(jù)工程需求選用。3.5旋噴注漿此工藝?yán)脦в袊婎^的注漿管在特定深度的地層中，利用旋轉(zhuǎn)注漿管將高壓漿液從噴頭中壓出切削地層，破壞原地層強度，利用漿液與土體膠結(jié)，形成復(fù)合樁基而提高地基承載力的目的。其注漿材料可用水泥漿、水泥+粉土（粉煤灰）等多種材料，但工程中最常用的是純水泥漿。需要說明的是，旋噴注漿由于自身封孔效果較差，導(dǎo)致注漿時漿液沿鉆孔上涌，造成材料相對浪費較為嚴(yán)重。3.6袖閥管注漿將設(shè)置阻塞器的注漿管置入袖閥管進(jìn)行注漿時，漿液從注漿嘴的小孔噴出時擠壓阻塞器，使其緊壓袖閥管起到阻塞作用，從而通過上拔注漿管實現(xiàn)分層高壓注漿。注漿材料可根據(jù)工程實際需要靈活選用。該工藝在目前很多工程中應(yīng)用，如果能掌握注漿工藝，則可以起到很好的注漿效果，但由于施工工藝相對較為復(fù)雜，造成工程實際注漿效果較差，往往很難達(dá)到注漿效果。3.7帷幕注漿帷幕注漿的注漿孔多采用梅花形布置，通過注漿工藝形成一個具有一定深度、長度、寬度的低滲透的墻體，用以封閉巖體中的裂隙。帷幕注漿往往需要通過注漿前后的巖體中的地下水滲透能力類比證明工程注漿效果，或通過注漿前后的壓水試驗來檢驗工程的注漿效果。4、注漿流程注漿施工工藝流程，如圖1所示。圖1注漿施工工藝流程4.1清理場地注漿前，首先需要查清道路水電線位置并標(biāo)記位置，明確路基填土高度以確定注漿深度。以水泥混凝土路面鉆孔注漿為例，進(jìn)行注漿流程。4.2布置注漿孔布置注漿孔前，需要在原路面開展路面彎沉試驗，根據(jù)試驗結(jié)果對需要鉆孔注漿的混凝土板進(jìn)行編碼，并在相應(yīng)位置標(biāo)記注漿孔位。4.3布置設(shè)備根據(jù)已標(biāo)記的注漿孔位置，合理安放鉆機(jī)、制漿機(jī)及注漿機(jī)。將注漿管線加以固定，為防止壓力損失，管線不宜過長，此外，現(xiàn)場還要備好水泥與水等原材料。4.4現(xiàn)場鉆孔為保證施工的連續(xù)性，鉆孔工作應(yīng)按照既定孔位有序進(jìn)行。鉆孔完成后應(yīng)進(jìn)行注水沖刷，便于注漿時漿液的均勻分布，此外，將橡膠管安插在孔口作為襯墊，橡膠管的外徑與孔徑保持一致，防止漏漿。4.5配制漿液

漿液需要現(xiàn)場拌制，并且嚴(yán)格控制配合比?，F(xiàn)根據(jù)制漿機(jī)容量向內(nèi)注入定量的水，然后邊攪拌邊加入定量的水泥，待漿液無明顯沉淀后即可將水泥漿倒入儲漿桶，并且需要不停地攪拌，以防止?jié){液沉淀離析。4.6實施注漿注漿前先將注漿管打入孔中并錨固于水泥板上。注漿時，控制注漿壓力緩慢增高，待注漿壓力達(dá)到規(guī)定值時，保持恒壓，直至溢漿孔連續(xù)溢出飽滿漿體后，將溢漿孔用木塞封堵，保持壓力數(shù)分鐘以保障漿液可以充分?jǐn)U散滲透，在此過程如出現(xiàn)壓降，則需繼續(xù)補充注漿。注漿過程需要根據(jù)現(xiàn)場實際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以保證注漿效果，同時，要加強對周邊環(huán)境與地下管線的檢查，防止出現(xiàn)意外事故。4.7結(jié)束封孔注漿結(jié)束后，應(yīng)迅速將灌漿栓塞拔出，并用木塞進(jìn)行封堵，讓漿液有充足的時間進(jìn)行凝固，在確保漿液不被擠出的情況下，再將木塞取出，并用速凝水泥砂漿進(jìn)行封孔。4.8清洗設(shè)備注漿結(jié)束或長時間暫停注漿時，需要用清水沖洗攪拌桶，沖洗時保持液壓泵照常工作，防止?jié){液堵塞注漿機(jī)。殘留地面的漿液需要及時清掃并用水沖刷干凈。4.9養(yǎng)護(hù)檢測注漿完成后，漿液凝固一般需要經(jīng)過養(yǎng)護(hù)，在此期間，灌漿區(qū)域禁止車輛通行。5、技術(shù)要點5.1注漿對象判斷注漿對象是確定注漿方法的前提。對于裂隙張開但沒有粘土等物質(zhì)充填的巖體，注漿時漿體可進(jìn)入裂隙而充填裂隙，從而有效改善巖體的強度和阻止地下水的滲流；對于狹小裂隙中充填含水量較高的粘土?xí)r，注漿往往達(dá)到改善巖體強度的理想效果，除非是在注漿前采用“沖洗”程序使裂隙中的充填物被沖刷而排除。當(dāng)然，如果只是為改善巖體的滲透性，則含有粘土的巖體很少是需要進(jìn)行注漿處理的。巖體中充填有厚層粘土?xí)r，很少采用注漿的方法改善巖體的力學(xué)性質(zhì)。因為“沖洗”將大量粘土帶出裂隙而在水泥漿尚未充填前可能會造成巖體變形，除非采用間隔法施工和及時的注漿體回填，但這種施工難度往往相當(dāng)高。5.2注漿壓力注漿壓力是影響注漿效果的決定性因素。當(dāng)注漿壓力過小時，漿液難以在土層中充分?jǐn)U散，當(dāng)注漿壓力過大時，可能破壞原有土層結(jié)構(gòu)層，導(dǎo)致路面變形。因此，注漿時需要采用合理的注漿壓力，一方面可以將水泥水化用量以外的多余水排除，以保證漿體凝結(jié)物具有適宜的強度，另一方面可以防止造成巖體內(nèi)部破碎甚至地面隆起。注漿順序多采用由邊緣至中間的順序進(jìn)行注漿。需要注意的是邊緣部分漿液容易滲透，注漿壓力不宜過大。5.3注漿量注漿量與待加固土體積、土孔隙率等因素有關(guān)。在注漿過程中，若注漿壓力沒有明顯增大或路基不發(fā)生隆起，則繼續(xù)注漿。當(dāng)發(fā)現(xiàn)漿液由溢漿孔流出時，將流出孔加以封堵，然后繼續(xù)加壓，觀察注漿壓力變化，若壓力明顯升高，則表明注漿情況正常，反之，停止注漿，檢查注漿位置是否遇到大裂隙、空洞等，然后，重新調(diào)整注漿方案。5.4注漿半徑注漿半徑是確定注漿間距關(guān)鍵，現(xiàn)場可采用注聚試驗，根據(jù)注漿孔距離不同處的土體干密度變化，進(jìn)而確定注漿的影響半徑。對于無法