注漿加固法在路基沉降處治中的應用
2015-07-09
引言
隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國高速公路建設已進入了又一個新的發(fā)展時期。根據(jù)公路交通的階段發(fā)展目標，到2010年全國公路總里程力爭達到210萬-230萬公里，全面形成“五縱七橫”國道主干線，基本形成高速公路網(wǎng)，高速公路總里程達到5萬公里。目前高速公路已經(jīng)達到15000km，在已通車或正在建設中的高等級公路中，由于建設時間緊，在基礎處理以及施工工藝等方面存在不足，因而導致路基下沉或開裂等現(xiàn)象，它直接影響了高等級公路的質(zhì)量或正常運營。注漿作為一種新型有效的方法得到廣泛應用，注漿理論和注漿技術(shù)的研究也得到了迅速發(fā)展，新型注漿方法、注漿材料、注漿法的施工工藝及注漿設備層出不窮。因此，尋求先進合理的注漿方法以及注漿施工工藝，以期達到良好的注漿效果，成為注漿工程領域丞待解決的重要問題。
一、注漿加固法的施工原理
注漿加固法對路基沉降可以起到很好的處理，它主要的施工原理就是讓水泥或者是其他的漿液在高壓的作用下，在土體周圍進行滲透，進而進行充填，達到壓實的效果。地下的土體一般都是不均勻的，因此，通過鉆孔向圖層中注入一定的水灰比的漿液對土體的結(jié)構(gòu)是有很大的影響的。向土層中注入漿液可以使土體周圍的空隙都被充填，使得土層的密度得到提高。在漿液注入土層以后，會使得土體的裂縫在形狀上發(fā)生改變，使得土層的整體承載能力得到提高。
二、注漿原則
注漿設計一般應遵循以下幾個程序：①路況調(diào)查：根據(jù)路況調(diào)查中的彎沉測試結(jié)果確定需要進行路基加強的路段；②方案選擇：根據(jù)工程地質(zhì)、注漿目的初步選定注漿方案；③注漿試驗：除進行室內(nèi)注漿試驗外，還應選擇有代表性的地段進行現(xiàn)場注漿試驗，為確定注漿技術(shù)參數(shù)及注漿施工方法提供依據(jù)；④補充和修改設計，在施工期間和竣工后的運用過程中，根據(jù)觀測所得的異常情況，對原設計進行必要的調(diào)整。注漿設計主要包括以下幾個方面：①注漿標準：通過注漿確定要達到的效果和質(zhì)量標準；②施工范圍：包括注漿深度、長度和寬度；③注漿材料：包括漿材種類和漿液配比；④漿液影響半徑：指漿液在設計壓力作用下所能達到的有效擴散距離；⑤鉆孔布置：根據(jù)漿液影響半徑和注漿體設計厚度，確定合理的孔距、排距、孔數(shù)和排數(shù)；⑥注漿壓力：規(guī)定不同地區(qū)和不同深度的允許最大注漿壓力；⑦注漿效果評估：用各種方法和手段檢測注漿效果。
三、路基質(zhì)量病害原因分析
3.1路基中的軟土地基處理不完善
通過對大量工程的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，軟土地基路段因為地基沉降而引起的跳車現(xiàn)象主要是因為在施工圖設計過程中，地質(zhì)鉆探布孔過少，鉆探深度不夠，未能及時發(fā)現(xiàn)軟土地基存在，或者未能準確探明軟土地基的范圍和深度及其物理力學性質(zhì)等等，導致該路段的軟土地基沒有進行應有的加固處理，或者是選擇的處理方法不完善。此外，雨水侵蝕造成路基填料的流失與強度降低，也是造成鐵路工程路基沉降的一個最主要的原因。
3.2路基中的填料壓實度不達標
鐵路工程中的橋臺臺背大都要求對其臺背的填料進行處理。然而，由于橋臺臺背的填料壓實度受到工程施工工藝、施工材料、施工機具、施工環(huán)境以及施工操作等多方面的影響，從而導致橋臺臺背的填料土壓實度往往難以滿足規(guī)范的標準以及設計的要求，這可以說是鐵路工程路基出現(xiàn)不均勻沉降的一個最基本的原因。另外，在鐵路工程的運營階段，由于列車荷載與天氣、環(huán)境等因素長期不斷的作用影響，會導致其路基的土基塑性變形逐漸累積，最終導致鐵路工程路基產(chǎn)生差異沉降，并以此來破壞鐵路工程路基的平順度。
四、注漿施工的操作步驟
4.1施工的工藝流程
在進行施工以前，要按照施工的圖紙來進行施工孔的放樣，然后進行注漿孔的鉆孔，在注漿孔檢驗合格以后，可以直接進行漿液的灌注，在達到設計的要求以后終止灌漿。施工的工藝主要包括場地平整清理、定樁孔位和編號放樣、鉆機就位、鉆孔成孔至設計標高、安裝注漿管、封孔、壓力注漿、密封孔口、綜合檢驗。在進行灌漿的時候，要特別說明，注漿管底部距注漿孔底約2.5～3 米為宜，在注漿孔封孔時，其封孔深度要低于路床頂2～3 米，防止?jié){液回流至路面層與路床結(jié)合部，從而引起路面鼓包。
4.2漿液配合比
根據(jù)高速公路路基填料情況，普通路基加固段漿液配合比為，水泥和粉煤灰和水的比例為一比一比二。對于特殊路段注漿加固如，臺背和路基銜接段，在注漿施工時可以對漿液的稠度進行調(diào)整。
4.3漿液變換
在進行灌漿的時候，如果出現(xiàn)鉆孔漏失嚴重或者是吸漿量十分大的情況，就一定要采取措施對這種情況進行處理，可以采用間歇式灌漿的方法來進行灌注。在灌漿的時候，也會出現(xiàn)吸漿的不足的情況，這種情況下就要對漿液中的粉煤灰含量進行調(diào)整，或者是使用純水泥漿進行灌注。當遇到暗窯或者洞穴時，應采用雙孔灌注法，即水泥漿液與碎石或石屑同時灌注。通過漿液滲透于碎石或石屑間隙之間，使地基之間成為一個復合地基的情況，這樣對控制路基的沉降非常有利，同時也可以提高路基的承載能力。
五、注漿法在路基沉降處理中的應用
5.1原材料的選擇。漿體應具有良好的可泵性、和易性、保水性，同時還要求對機械的磨損性較小，一般選用的材料為水泥、粉煤灰、早強劑、膨脹劑。灌漿用水泥應為早強快凝水泥，應按要求對水泥進行抽樣檢驗，所有檢驗指標應符合普通硅酸鹽水泥的技術(shù)要求。粉煤灰選擇最重要，摻入粉煤灰的起主骨料作用，其質(zhì)量優(yōu)劣關(guān)系到壓漿的強度、壓漿效果、難易，一般選擇發(fā)電廠排放大的靜電、除塵細高粉煤灰。由于粉煤灰本身的火山灰活性作用生成硅酸鈣凝膠，在用水量不變的條件下，可以顯著改善漿液的和易性、減少用水量、提高強度。瀝青路面壓漿是為了填充或者擠密路基和面板的空隙部位，因此要防止?jié){液在硬化后產(chǎn)生收縮，一般采用U型高效膨脹劑，使水泥混合料初凝時膨脹，達到飽漿效果。壓漿需要封閉單車道施工。大修公路的車流量較大，為避免發(fā)生交通事故，使水泥混合漿液硬化提前達到設計強度，同時又能縮短工期，需要添加早強劑。
5.2路面壓漿處治施工工序。壓漿施工主要機械設備有：路面灌漿機、空壓鉆機、水車、農(nóng)用車、拖拉機等。壓漿工藝的施工工序為：定位→布孔放樣→制漿→壓漿→灌漿孔封堵→交通控制→彎沉檢測。
5.3壓漿工藝施工質(zhì)量控制要點。在壓漿補強過程中，必須嚴格控制壓漿材料的質(zhì)量、配合比及拌和時間，不應出現(xiàn)過拌或欠拌。鉆孔時若發(fā)現(xiàn)后排鉆孔沉降縫仍較大，則需增加一排鉆孔。目的是更好地填充板體與基層的空隙，一般采用梅花型布孔方式。對于橋涵，應從靠近橋涵一端開始逐排逐漸進行，孔深一般為80～100cm，必須穿過混凝土路面結(jié)構(gòu)墊層進入填筑路基。對于路面沉降或唧泥路段，孔深一般為30～40cm左右，以穿過路面板體為宜。鉆孔位置距裂縫不得大于50～100cm，鉆孔定位很重要，力求孔位在脫空區(qū)深度最大處。不同部位的壓漿壓力是不同的，在路面結(jié)構(gòu)允許的條件下，應盡量提高壓漿壓力以增加漿液的擴散范圍；還要嚴格控制配合比，尤其是拌和用水應嚴格計量，不能憑經(jīng)驗隨便變更水灰比；壓漿時若發(fā)現(xiàn)灰漿已從壓過或未壓過的孔溢出時，應及時用木塞塞緊，10min后拔出木塞，且此孔無須再進行灌漿；壓漿規(guī)定壓力控制在1.0Mpa以內(nèi)，為避免造成事故和破壞結(jié)構(gòu)，壓漿過程中，必須仔細觀察路面及路基兩側(cè)有無變形現(xiàn)象，一旦發(fā)現(xiàn)馬上減壓，在不損壞路基和路面的壓力下（一般為0.5Mpa）持續(xù)10min；攪拌機、儲漿筒內(nèi)的存料數(shù)量不宜過多，應相互協(xié)調(diào)好。儲料筒內(nèi)的灰漿一旦出現(xiàn)離析應停止灌漿并查找原因，解決后才能繼續(xù)灌漿；灌漿完成后的路段，應禁止車輛通行，待灰漿強度滿足要求（一般為3Mpa左右）時方可開放交通。
5.4灌漿質(zhì)量檢測方法。強度檢測：每工作日隨機制作灰漿試塊3塊，試塊7d（正常養(yǎng)護6d飽水1d）抗壓強度不得低于3Mpa，否則為不合格。彎沉差檢測：壓漿補強完成3d后，檢測瀝青面層板接縫處的彎沉差。質(zhì)量檢驗宜在注漿施工完成后7d進行，檢驗點的數(shù)量為施工注漿孔的2%～5%，注漿效果采用檢測同一點注漿前后路面彎沉變化情況進行檢驗，注漿以后如果路面彎沉值小于0.5mm，表示注漿已達到預期效果和目的。
