浅议劈裂注浆法在软土路基加固中的应用

徐晓莲

(鄂州职业大学建工学院，湖北鄂州436000)

近几年来我国的道路工程建设发展迅猛，公路、铁路、地铁等工程项目不断增多，软土路基施工不可避免。由于软土路基的承载力较低，如果不做任何处理或处理不当，将会造成路基强度低、变形大，路基产生沉降或不均匀沉降等工程问题;会使路基下陷、失稳，路面出现开裂、下沉等导致工程破坏，严重时会影响道路的正常通行。如在软土路基上修筑铁路或公路，势必要进行加固处理。

1 软土路基的危害

软土主要包括淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土及其他高压缩性土等。具有孔隙比大、含水量高、压缩性强、固结系数小、固结时间长、抗剪强度低、灵敏性强、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等主要工程特性［2］。所谓软土地基，由软土组成的路基称为软土路基。其工程特性主要表现在:天然含水量高于液限;孔隙比大于1;透水性极差;压缩性较高;抗剪强度不高;地基承载力很低;沉降量过大大;流变性显著等。

正是由于软土路基特殊的工程特性。如果在其上直接施工而不采取任何处理措施，势必会给工程带来诸多隐患。当路基土质为软基时，由于孔隙比e较大(大于1)意味着路基土空隙大，容易被压缩。此时，如果路基上部受力，就会产生过大的沉降变形，特别是产生过大的不均匀沉降。带来的后果:有可能路基下陷、路面开裂等。当土的抗剪强度较低(不足以承受路基及路面外荷载)，路基可能会发生整体或局部的剪切破坏，将造成路基沉陷、塌方、滑移、失稳等;波及路面直到路面混凝土板破坏。严重时会影响道路的正常使用。软土路基在工程中造成的危害可归纳为如下几点:

(1)由于道路等级高，路堤填土高，引起路基沉降，路堤失稳;

(2)处理方案或施工工艺不合理，如填土未按要求分层填筑，碾压不到位，造成路基滑移、沉陷;路面开裂;

(3)桥头路堤与桥台的沉降差，在高速行驶的情况下，引起跳车;

(4)各类路面结构类型的设计和施工存在问题，使路面起伏不平甚至沉陷;

(5)由于桥台背填土使路基对结构物产生负摩阻力和纵向推挤作用，引起桥台发生变位以至损坏等［4］。

2 软土路基的处理

2.1 软土路基处理的意义

我国地域辽阔地质条件复杂多变，道路工程建设中会遇到大量的软土地基处理问题。软基处理的好坏，直接的关系到:工程进度、工程质量、工程造价等方面的问题。可见软土路基处理的重要性尤为突出。

道路工程可能出现的地基问题主要有:强度与稳定性问题、压缩及不均匀沉降问题、渗漏、振动液化问题等。软基处理的目的就是针对上述问题，采取相应的处理措施，改善地基环境，主要体现在:

1.要降低地基土颗粒相对空间，减小空隙率，把压缩性降到最低，这样就可以减少竖向的位移(沉降)和不均匀沉降。

2.改善地基土的性质，降低地基土的含水量，地基长期处于高含水量环境中就会出现“水毁”--塌方、滑移、失稳等。

只要上述各项得到了改善，就会增加地基土抵抗剪切破坏的能力，从而提高其承载力，达到正常和安全使用的目的。

2.2 软土路基处理的方法--劈裂注浆法

劈裂注浆是一种软弱土层加固方法，目前在我国应用较广，其原理是指在较高的注浆压力作用下，将水泥或化学等较稀的浆液，克服地层的初始应力和抗拉强度，注入到软弱透水性的土夹石土体中，在注浆过程中，注浆管出口的浆液对四周地层施加了附加压应力，使土体发生剪切裂缝，而浆液则沿着裂缝从土体强度低的地方向强度高的地方劈裂，劈入土体中的浆体将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能好和化学稳定性良好的“结石体”［5］。充填置换原有的软弱带土体，有利于土体结构，提高路基整体强度。

劈裂注浆法的常用领域:一般为建筑、水利、道桥等各种工程领域的地基处理;适用范围:常用于渗透性较好的砂层和渗透性差的粘性土层处理等。用得比较多的是软弱路基的加固。

劈裂注浆施工大体工序为:放线测量→试验注浆→钻孔→配备及灌入封壳料→制作及插入袖阀管→配备注浆液及注浆→碾压→记录→质量检查等。

3 劈裂注浆法的工程应用

3.1 工程概况

迎宾大道是鄂州市的一条城市主干道，也是鄂州市的一条景观大道。它北起江边，南至葛山大道，并已建成通车。根据鄂州市城市规划，迎宾大道将向南延伸，新建一座互通连接武黄高速公路。迎宾大道南段路线总长4.24029km;全路段位于冲湖积平原区域，区内地层出露较为齐全，主要为沉积岩类和侵入岩类，地质状况尚好，但在靠近程潮铁路立交处(K3+000-K3+336段)地表面有杂填土石，且靠近铁路，属软基路段。

3.2 施工方案

针对上述工程地质条件，通过试验，经专家论证及方案比选，最后确定采用劈裂注浆方法进行加固处理。提出了劈裂注浆法的施工方案如下。

(1)放线测量

场地平整完以后，由测量人员根据现场测量控制网使用全站仪进行桩位放样。为了方便检查孔位以及防止桩位破坏，现场一般宜采用十字桩固定位置，精确测量原地面高程，以确定孔深。为保证场地的整洁干燥，在钻孔位置应开挖明沟和集水坑，确保及时排浆排水。

(2)试验注浆

在正式施工前，应进行现场注浆试验，根据设计的要求进行试配，从而确定现场施工中水泥的配合比、用量、注浆次数和控制压力等参数。

(3)钻孔

钻机就位对中十字桩，为避免钻进过程偏孔，应尽量保持钻机水平，如有斜披过大或不平整的位置应垫砂石进行调整，达到钻孔要求后方可进行开钻。此次项目钻机采用螺旋推进和液压推进两种形式，按照设计要求，全段施工要下套管钻进，以防止塌孔。注浆孔直径为110mm，因此钻进过程要及时检查孔径和孔深、钻孔垂直度(垂直度偏差小于1%)。

为保证施工进度，往往现场施工会采用交叉施工，这就需要在钻机钻进的同时开始制备封壳料。而根据设计要求，此次项目采用低强度水泥粘土浆。其技术指标应满足下列要求:

①水泥:粘土=1.2～1.3;

②干料:水=1:1～1:1.5(重量比);

③塑性指数15～30。

钻进到达设计深度后符合设计要求后，应及时往钻杆内灌入封壳料，灌注完成以后迅速拔出钻杆和套管，根据现场灌注情况，需要补浆的应及时补满，确保孔桩内布满封壳料。

(5)制作及插入袖阀管

在灌注封壳料后应准备袖阀管以备注浆需要，一般常见硬质塑料管，管径不宜过大，能承受大于3.0Mpa压力以上即可。注浆孔间距不宜小于33cm，拔出套管后迅速将袖阀管插入孔桩，直至设计深度，袖阀管底端头用东西包裹好，以防止封壳料流入袖阀管，袖阀管在开孔处宜用橡胶套塞紧，以覆盖孔口。

EOLDs过程中如医生、患者、家属无法达成一致意见时，经患者及家属知情同意，需请伦理委员会辅助EDLDs。伦理顾问审查患者医疗记录，采访治疗患者的相关人员，综合评估和推断患者的生命质量以及根据相关政策，帮助医患双方解决分歧，达成意见一致，并保存此次伦理记录。实践证明，伦理委员会的介入没有影响患者的死亡率，但明显地减少了ICU的无效治疗。

(6)制备注浆液

根据设计要求注浆液采用纯水泥浆，所用水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥。制备水泥浆过程宜用叶式机械搅拌机不间断搅拌，从而保证浆体均匀和灌注过程的不间断泵压，为保证浆体质量搅拌时间不低于2分钟。水灰比宜控制范围在1.00～0.45，水灰比在注浆过程中也会根据现场灌注情况而有序调整，并逐次减少。现场还可以根据需要适当在水泥浆中增加水泥用量的0.3%～0.5%复合型减水早强剂，以增加其灌注的可灌性。

(7)注浆前准备及注浆

除了制备注浆液，注浆前还要准备注浆泵，注浆泵可以采用柱塞泵或者双叶柱塞泵，不论采用何种泵压浆，必须保证在注浆时，柱塞和缸体不直接接触，目的是减少磨损。而选用的注浆泵注浆芯管必须有双向密封装置，确保不漏气，以达到注浆目的。

当封壳料初凝后，及时插入双向密封芯管进行注浆，注浆需分次灌注，一般分为5次左右，每次间隔不小于12小时，注浆过程中应注意每米注浆深度和时间，暂定每米注浆深度水泥用量为150kg，而注浆的流量一般为7～15L/分钟。

注浆的完成标准应根据现场施工情况综合决定，一般有以下几点:① 注浆方量达到设计要求;②注浆压力值超过设计值;③地面冒浓浆。

每次压浆完成一孔后应及时清洗袖阀管，以免堵塞影响下次使用。注浆过程中还需注意，地面冒浆和压力值变化等情况，应及时查清原因，并采取措施应对。

(8)碾压

在注浆完成后，应及时清理地表注浆管，清理完后用14t振动碾碾压，碾压次数需满足6遍以上。

(9)记录

钻进过程中需准确及时做好钻进记录表，对孔号、孔深、图纸类型、分层深度还有钻进时间等有个清楚记载;在注浆施工时也应详细记录每一孔的注浆量、注浆配合比、注浆每次压力值和复灌次数等基本参数，以便查询。

(10)质量检验

注浆效果检验一般采用标准贯入或者静载试验进行检验。检验点可根据需要和现场场地条件等来确定，检验的数量为桩数的0.5%，且每一施工单元不少于3个。

3.3 工程应用效果

本工程软土路基需处理路段土石层厚度较大，土质松散，承载力较低，采用劈裂注浆法进行了路基加固处理，竣工后路段验收已完全达标，到目前未出现不良沉降变形、结构完整，取得了较好的效果。

本工程是鄂州市的一条景观大道，采用劈裂注浆法施工不仅缩短了工期，同时降低了工程费用，具有一定的经济效应和社会效应。

劈裂注浆法加固软土路基地基具有施工方便、施工质量容易掌控、无环境污染、价格低廉等特点。

4 结语

本文以鄂州市迎宾大道道路工程应用劈裂注浆法为例，分析了浅议劈裂注浆法作为软土路基处理加固的方法，在施工中体现了实际效果。研究结果体现出劈裂注浆法进行软土路基加固处理，不仅提高了路基的质量，增加承载力和稳定性，还加快了施工工期，降低工程成本，取得了较好的经济效益和社会效应。希冀本文研究结果能为其他类似工程应用劈裂注浆法提供参考。

［1］舒利平.公路工程中软土地基的勘察与处理［J］.科技与生活，2010，24(11):55 ～56.

［2］李波，仇益梅，王万德.土力学与地基［M］.北京:人民交通出版社，2011-06.

［3］徐晓莲.软弱土地基处理方法简析［J］.鄂州大学学报，2013，19(05):37～38.

［4］刘志.路基施工技术［M］.北京:人民交通出版社，2011-02.

［5］常辉.利用劈裂注浆法对松软卵石土层的地基处理［J］.四川建材，2009，35(05):43 ～44.