注浆技术在高速公路病害处理中的应用

党翠艳

(河北省唐山市公路养护管理处)

1 工程概况及原因分析

1.1 工程概况

某高速公路在运营2年后部分路段出现路堤边坡滑动及路面下沉等现象。路堤边坡滑动使混凝土路面沿着面板间的伸缩缝拉裂，形成数条纵向裂缝，宽约1～2 cm，并有继续发展的趋势，有可能发展成滑坡，给公路的行车安全带来极大安全隐患。原地面分布厚度不一的残坡积泥土，天然含水量高，多呈可塑状态，力学强度较低。上部填料主要来源于附近山坡残积层混碎石粉质粘土。填方高度平均为9 m，最高为14 m地层性质与各层参数见表1。

表1 地层性质及主要参数

2 加固机理

灌浆法是利用液压、气压或电化学法原理，对下沉部分钻孔，孔深应穿透薄弱层，然后通过注浆管将浆液均匀的注入地层中，浆液以充填、渗透和挤等方式灌入填料的空隙，经人工控制一定时间后，浆液均匀地注入地层中，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结为一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学稳定的“结石体”，防止或减弱路基的再下沉。

3 加固方案

3.1 遵循原则

一般利用水泥浆液或水泥粉煤灰浆液，再添加少量外加剂作为加固浆液;注浆作业应有封压层.如软基上部有硬壳时，将它作为封压层;如没有硬壳时，要在地层表面做一层50 cm的粘土垫层，作为封压层，或碾压地基形成封压层;注浆作业上部砂粒层较多时，一般采用自上而下分层注浆;对于上部没有或有少量砂粒层，以粘性土为主时，一般采用自下而上分层注浆;注浆作业的扩散半径，一般根据压力和软土的渗透性大小确定，然后进行布孔。布孔方式可以为矩形或梅花形;孔距应根据土层性质和构造物来确定。当软土地基中砂砾层较厚，渗透系数较大时，一般选择孔距3～5 m;当软土地基中以饱和粘性土为主，渗透系数较小时，一般选择孔距2～3 m。注浆材料选择有粒状浆材和化学浆材两大类，化学浆材因其造价高，施工技术难度大，应用较少。

3.2 加固设计

在道路两边紧急停车带处采用静压注浆，孔内插钢筋形成微型桩群，通过注浆填充填方路基与结构物之间的空隙，增强填方路基的密实性，并通过水泥浆液与填土相互作用而形成水泥土，提高路基土体的力学性能，减少地下水对路基土的渗透破坏。插入孔内的钢筋与水泥浆液形成混凝土柱体，在坡体潜在滑移面处抵抗了此处的剪应力，提高了坡体的抗滑移能力。道路的行车道与超车道同样采用静压注浆，通过注浆填充地基土体中的空隙，挤出土体中的空气与水，提高路基土体的力学性能。

3.3 设计参数

由于该工程为高填方路基，压实度不足用注浆法加固时，浆体流动度可稍大些，扩散半径较大，可使浆体在土体中均匀分布，但泌水率不能大，控制在10%左右。

采用325普通硅酸盐水泥，化学外加剂，水灰比为1∶1。当单孔注浆量过大时，应加入3%的水玻璃，并要求注浆材料28 d的抗压强度不得低于5 MPa。

在施工中，一般都以不使地层结构破坏或仅发生局部和少量的破坏作为确定地基允许注浆压力的基本原则。注浆压力与加固土体的厚度、浆液粘度、注浆速度及注浆量等因素有关。注浆过程中压力是变化的，本工程的注浆压力是通过计算后再由现场注浆试验来调整确定，在路堤处注浆压力为0 ～0.2 MPa，行车道与超车道注浆压力为0.1 ～0.4 MPa。

4 注浆孔布置及施工

4.1 注浆孔布置

根据现场注浆试验确定有效注浆半径。工程采用以下方式布置。

(1)勘探孔:孔径110 mm，在每一加固区处理段布置5～6个勘探孔，查明该段路基填筑层的厚度及分层结构性状和密实情况，分析填筑土质量好坏及基础是否存在不良的地质问题，确定注浆孔的深度。一般勘探孔兼注浆孔，孔深为穿过淤泥质土，抵基岩面。

(2)注浆孔:注浆孔孔径110 mm，紧急停车带钻孔深度为穿过原状土抵基岩面，行车道与超车道钻孔深度要求进入原生粘土层0.5～1 m，按梅花形布置。

4.2 成孔

采用风动冲击成孔，部分钻孔会出现塌孔而难以下管，对其处理方法是:钻孔后，在下管前先扫孔，扫孔后立刻下管，如孔内再有局部坍落，下管困难，经工程技术人员对现场地质情况进行分析，采用当天打孔、插管，用高比例水泥、水玻璃浆液封孔，第2 d拔管，然后再下注浆花管进行注浆加固。

4.3 制浆

按设计配合比配制浆液，对于构造物注浆掺入外加剂要根据试验确定，以防止未胶结成高强度、稳定性良好的新岩土体以前，土基强度反而下降的现象发生，造成构造物瞬时沉降;浆液在注浆以前，要一直不停地进行搅拌，防止沉淀，影响质量。

4.4 注浆

在粘性土为主的地层进行注浆作业采用自下而上或孔口封闭注浆法，一次成孔，分层注浆，每次注浆段控制在1.5～2.0 m之间;在含有较多中粗粒砂土层的地层，注浆作业采用自上而下或孔口封闭注浆法，一次只钻成一段注浆孔，自上而下注浆，每次注浆段控制在1.5～2 m之间;注浆时应先施边缘帷幕孔，再施工加固孔，要隔孔注浆，邻孔封孔，防止冒浆;注浆施工时，宜先注入少量稀浆，后注入稠浆;边缘孔孔距一般应为注浆孔距的1/2，以确保注浆质量;有些还需根据水文地质情况，设施工排水孔，特别是地下水较高的地区，其目的是将地下水随注浆施工排出，当排水孔内见到浆液时，可以封孔;在注浆进程中，一般要随时进行观察，如发现有地面隆起或跑浆现象时，应停止注浆，分析原因，减少下个注浆段的注浆量。如依然如故，应停止该孔注浆;注浆应注意流量的控制，流量过大，易隆起或跑浆，流量过小，压力太小，达不到注浆目的。

4.5 封孔

注浆结束后，应及时封孔，在注浆管口设置专门的压力阀门，注浆结束后关上阀门。待孔内水泥浆沉降析水2～4 h后拆除阀门，再采用速凝型325水泥浓浆进行人工封孔。封孔后孔口尽可能保持与原混凝土路面外观、形状一致。

5 注浆过程中出现的问题及应对措施

本次施工采用无水冲击钻进法成孔，日造2～3孔。钻进过程中个别孔含水量大，导致岩芯难以提出，故施工过程中向孔内投入干混凝土拌和料，再进行冲击钻进，采用多次取芯方式完成钻进施工;路堤注浆时坡面冒浆，路肩开裂.首先应停止灌注，用编织袋堵塞冒浆处，再用浆液封闭路肩裂缝以防止雨水进入坡体.如果该孔注浆未达到计算所需灌注量，24 h后采用小压力进行补充注浆;主、超车道注浆过程中，若发生串浆现象，应停止钻孔施工，减小钻进震动产生的影响，对串浆孔进行简易封堵，然后多个孔轮流灌注.为了防止封堵孔内浆液初凝，每孔灌注时间不超过10 min。

6 效果检测

本工程的检验手段以标贯试验数据对比分析为主，以钻孔取芯及沉降观测为辅。

6.1 钻孔取芯检验

从试验现场取出的岩芯可以看出:土体中含有大量的水泥块，这与击数结果很吻合，击数越大，说明水泥块含量越多。

6.2 沉降观测

沉降观测资料表明:路肩部位普遍抬升1～3 mm，对混凝土路面下沉部位也起到了一定的抬升作用。对要求抬高板块，也基本上抬升到了与相邻混凝土路面一致的高程。未能抬升部位，观测表明也未再继续沉降.对拉裂缝的观测表明，经注浆挤密、回填加固后，混凝土路面与路肩得到抬升，使裂缝宽度减小并基本处于稳定状态，未发现继续拉裂破环。

以上分析表明高填方路基经注浆处理后，填筑土强度得到增强，路基已稳定。下沉、滑移已基本得到控制，填筑土的防渗能力、抗渗透破坏能力有了显著提高，表明该加固处理工程采用注浆施工技术是适宜的，具有较好效果。

7 结语

采用注浆法处理高速公路地基病害是一种比较理想的方法，本次施工取得了令人满意的效果.采用压密注浆法加固土体成本低、速度快，对技术、设备要求不高，但目前注浆方案设计还尚无成熟、可靠的理论依据.本次实践的成果，为以后高速公路地基病害采用注浆法处理提供了可靠的试验数据，并对注浆技术理论的完善起到有益的作用。

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