注浆法在公路工程施工中的应用

□吉东辉 □马 略（唐河县公路管理局）

□徐新龙（南阳水文水资源勘测局）

一、注浆法在处理灌注桩病害中的应用

（一）病害产生原因分析

在桥梁建设工程中，灌注桩基础常常由于勘察资料不准确、设计不当或施工操作失误等原因，引发工程质量问题，如：承载力不足、沉渣过厚、缩颈、断桩、桩身夹泥等。

（二）对病害处理措施

注浆法处理桩基病害，既可在桩体内注浆修补桩身缺陷，提高桩身强度；还可以在桩基周围注浆，改善桩—土相互作用，以提高桩基轴向承载力。

（三）注浆加固机理

桩周注浆加固的作用主要是加强桩土相互作用，达到提高桩基承载力的目的。其加固机理可分为物理机理和化学机理。其中物理机理是注浆浆液在压力作用下产生渗透作用、压密作用和劈裂作用，使得桩身周围一定范围的土体充有浆液，达到对土体的填充、挤密以改善桩土间相互作用。注浆浆液一般采用水泥浆或水玻璃浆同土体发生水解和水化反应，增加了土颗粒间、桩土间的粘结，提高了土体的强度和侧摩阻力。

（四）注浆工艺

1.注浆泵的选择

要选择压力高（≥10MPa），排浆量大（5m3/h以上），性能稳定，操作方便的注浆泵。

2.注浆量

注浆量应根据桩侧土质、渗透性、需加固土体的体积以及承载力增幅等因素确定，并在实施注浆过程中通过对注浆压力、浆液浓度、注浆过程等方面进行调控，将所需注浆量灌注到设计要求范围内。

3.注浆浆液的选配

注浆浆液根据经济性和施工操作性，一般选择水泥或其它价格低廉的无机结合料，也可根据实际情况，掺加其它的材料以改进浆液性能。浆液的浓度一般为0.4:1～1:1。浆液浓度不同，其注浆性能不同。稀浆（水灰比1：1）输送、渗透能力强；浓浆（水灰比0.4:1～0.6:1）渗透能力差，可填充空隙。浆液材料、浆液浓度以及注浆压力相互影响，具体选择应根据有关经验或现场试验来决定。

4.压水试验

压水试验是注浆施工前必须的重要工序。通过压水试验弄清楚桩底的可灌性，同时也是选择、判断注浆工艺及参数的重要依据。此外，压水试验还担负探明并疏通注浆通道，提高桩底可灌性的作用。

5.注浆孔设置及注浆加固

注浆管设置一般采用钻孔法，钻孔位置可以是桩身也可以是桩侧，孔深宜大于桩长。对于桩身不长的可采用桩身钻孔，将钻孔穿过桩身至桩底以下土层中进行高压喷射注浆。当桩身较长时可在桩侧钻孔直达持力层，以高压施喷、定向摆喷及静压注浆相结合的方式，对土进行置换填充挤密、加固。注浆压力控制在4～6MPa，若浆液从桩周围土体中冒出，则减压或暂停，稳定10h再复注。注浆孔平面布置可以根据桩基实际情况在桩身外侧布置一层环或几层环，其中最里层一般布置3～4个钻孔，外层钻孔依次加大加固范围，各孔间距控制在1.0～1.5m左右。注浆施工时一般应从外层孔向内层孔依次注浆，达到浆液与桩周土固结，从而改善桩周土体性能而提高摩擦力。

二、注浆法在高边坡锚固工程中的应用

（一）不良地质条件分析

在高边坡防护工程中，主要存在坡面高液限的残坡积土层较厚，内夹大小不一的单个孤石。或存在破碎岩层，充填少量粘土，前期曾蠕滑过，裂隙十分发育。在多雨季节，由于坡面地表渗水和上部裂隙渗水的作用，使土层处于流塑状态，很容易形成小股泥石流而造成边坡局部坍塌。

（二）注浆工艺

预应力锚索孔注浆采用 525#水泥浆，其 28d强度＞25MPa。注浆时采取孔口自流，并以孔口返浆为第1次停止注浆的状态，待浆液凝固后再进行第2次补浆。

施工时，考虑到注浆输送距离远，上扬高差大，因此注浆压力基本都控制在0.5MPa左右。

在注浆工作中一旦出现冒浆现象，立即对其进行堵塞，然后继续注浆，若堵塞效果良好，则直至孔口返浆；否则迅速清洗注浆管，并停一段时间（稍大于水泥浆的初凝时间）后再进行注浆。

（三）注浆分析

1.注浆的有关规律

（1）浆液行走规律：由于高边坡堑顶锚索孔的注浆量均较大，因此为进一步了解其浆液的去向，在注浆的同时放一根探测管，以确定锚索孔中浆液深度。通过实践总结主要有以下规律：一是地层越完整的地段，水泥浆注满的时间越短；二是在破碎或有裂隙的地段，水泥浆主要用于填充裂隙，同时随着注浆量的增加，锚索孔中水泥浆的体积增大得越来越快。

（2）浆液分布规律：一是自坡顶往下（同时也是按注浆时间先后）每米的平均注浆量大致呈减少趋势。二是锚索孔注浆量在中间段最大，向两侧逐渐减少。三是下级注浆量在上级锚索孔范围的两侧都有明显的急剧上升段。

2.浆液作用机理

一是锚固段的水泥浆与土体的摩擦力，直接决定着预应力锚索的抗拔力。二是对于裂隙发育的地层，其裂隙就是地下水的通道，从而直接影响着边坡的稳定。一旦注浆后，水泥浆液将充填于这些裂隙之中，从而堵塞了地下水的通道，有利于坡体稳定。三是对于松散的残坡积等土层或高液限土层，当受外界影响使含水量增大时，立即威胁着边坡的稳定。但注浆后，由于水泥浆液的渗透，将使这些松散的土颗粒粘接成强度较高的土层，对边坡的稳定起着极大的改良作用。

三、注浆法在桥涵台背回填路堤加固中的应用

（一）桥头病害产生的原因分析

桥台处路基自身压缩沉降会引起台背处路面与桥面之间的错台，地基的沉降也会引起错台，错台必然就造成桥头跳车；其次，桥上部结构收缩时会把成为整体的桥台从桥头路堤一方拉开，致使桥梁两个端部的路面下的路堤因失土而沉陷，或由于路面径流水冲刷和交通荷载作用，逐渐在台背形成空穴，以及桥头路堤填料的流失，斜坡处的土壤侧向位移，都将造成桥头跳车。

（二）施工工艺

1.布孔：在桥梁搭板范围内，第一排注浆孔距台背0.5m，最外一排注浆孔距搭板外缘0.5m，在中央分隔带一侧注浆孔距分割带1.0m；沿线路纵向每排注浆孔的间距为1.5m，横向孔距：在行车道、超车道一侧孔距为1.2m，硬路肩一侧孔距为1.5m；若构造物为斜交，应视实际情况适当增加注浆孔。

2.孔深：每排孔深为台背回填厚度（路床顶面至原地面）。

3.压浆技术要求：注浆施工设备采用SYB50/50液压机注浆或HB—80型注浆机注浆，泵压控制在0.2～0.5m，流量为20～50L/min，水灰比为0.5～0.6，采用32.5级普通硅酸盐水泥，不掺外加剂，为水泥净浆。

4.施工技术要求

（1）注浆孔必须采用干钻成孔，除非钻遇路基结构层或大块石头等障碍物确实无法钻进时，才可以加少量水湿润，平常严禁清水钻孔，成孔后为防止雨水灌入，必须采用有效方法，封孔或及时进行压浆；孔径需确保注浆管的放置。

（2）灌浆时必须一次性将灌浆管放置到设计深度，从下而上进行注浆，砂性土注浆压力达到0.2MPa，粘性土注浆压力达到0.5MPa，方可终止注浆。

（3）冒浆处理：在注浆过程中，水泥浆液沿土体孔隙往上串流冒出地面，称为地表冒浆。地表冒浆处理时必须耐心细致，有时可能要多次反复处理;一般是在冒浆处用碎棉絮、麻絮或速凝水泥封堵，若封堵无效，则可采用降压、改变水灰比或孔隙灌浓水泥浆等办法进行处理。

（4）串浆：在注浆过程中，水泥浆液从注浆孔内流出的现象叫串浆。发生串浆的原因是在地层中孔隙、裂缝较多，压力较高时，相互串连造成串浆通路。处理的办法有：一是适当延长相邻孔之间的注浆间隔时间；二是串浆孔和注浆孔同时进行压浆；三是封堵串浆孔。

四、注浆法在处理桥头搭板脱空中的应用

（一）病害产生原因分析

公路工程桥梁两侧引道均采用桥头搭板的过渡型式，随着通车年限的增长，桥头引道段由于地基土质不良造成的沉降、台背填料压缩引起路基的沉降、刚柔突变引起的沉陷等因素，造成搭板与原二灰碎石基层之间存在不同程度的脱空现象。在长时间车辆荷载的不断作用下搭板渐渐变得松动，搭板尾部沥青混凝土表面产生横裂，加之雨水的渗入，产生了啃边、唧浆甚至破损，形成跳车这一常见的病害。

（二）注浆原理

采用注浆加固措施处理，即利用液压、气压将水泥浆注入路基，在粘性土路基内发生径向劈裂，浆液沿裂隙流入土体，并将土体切割成不规则的块体，在块体之间形成互相穿插的胶状水泥结石，粘性土又受到充填浆液时的压缩，形成一种复合型岩土，防止或减弱路基再下沉；在用碎石土、砂砾土填筑的路基内，浆液以渗流或紊流的方式渗入路基土孔隙，从而提高了路基强度和刚度，填实搭板脱空部分，让搭板不再松动。压密注浆形成的土能使路面搭板上抬，使桥头路面回升，是用浓浆置换和挤密土体的过程。通过注浆形成的水泥柱柱体也可做为半刚性基层的桩基础，有效地支承路面结构层，起到双重作用。

（三）压力注浆的现场实施

1.施工前设备

可以在桥头搭板存在跳车病害的路段采用探地雷达车对桥头搭板做一次数据采集，以便确定脱空部位及程度，也可以利用钻芯试验确定脱空规律。

2.施工步骤

（1）注浆口和出气口的设置

出气口原则在搭板的四周边缘设置，且不宜过多，一般认为5～6个即可；注浆口宜设置在搭板横向居中位置，纵向距离台背1～2m处。注浆口和出气口的布设需要用钻孔机钻孔，操作时间较长，这道工序可以提前安排，如果有条件的话，可以用探测仪确定钢筋的位置，避开钢筋从而节约钻孔的时间。注浆孔间距为1m，采用梅花形布置，单个孔深2m。

（2）砂浆拌和

在注浆前应进行室内配比试验和现场注浆试验。严格按照配合比将一定数量的水泥、黄砂、早强减水剂加入强制式砂浆拌和机内先行干拌后，再加入一定数量的水，泥浆水灰比可取0.5～1，也可加入1%～2%的速凝剂或0.3%的三乙醇氨，拌和时间≥3min。

（3）注浆

将拌好的砂浆通过压浆机从密封的固定注浆口压入砂浆，砂浆在压力作用下会很快流向各出气口部位，待某个出气口溢出砂浆时即行用预先准备好的木塞塞紧出气口，所有出气口都溢出砂浆后注浆工作即告完成。压实注浆应保证封闭泥浆凝固后方可进行，充填微收缩的部分，使搭板和已注浆部分没有空隙。注浆压力1～5MPa。单个注浆结束标准：一是注浆压力逐步升高，达到设计终压并继续注浆10min以上。二是水泥浆注入量达到设计数量，且结束时的进浆量在20～30L/min以下。注浆路段注浆孔完成后，进行效果检查和评定，不合格者补充钻孔注浆。

（4）路面沥青混凝土铺装层恢复

注浆结束后要及时对钻孔部位的铺装层用沥青混凝土进行修补性恢复，以确保行车安全。并用水对路面进行清洗，保持路容路貌。

五、结论和建议

上述的注浆法处理桩基病害、高边坡锚固、桥涵台背回填路基加固、桥头搭板脱空等方法已在公路建设中得到应用，并且均已通过施工验收。实践表明当出现上述质量问题时，采用注浆法能有效地弥补病害缺陷，提高强度和承载力，改善了各部位与砂土界面的相互作用。同时该方法同其它处理方法比较，具有施工简便、工程造价低等优点。从成本分析经济指标看，具有一定的推广价值。当然，这种方法只是在出现质量问题时的补救措施，在施工中严把质量关，杜绝出现问题仍是最基本的要求。