柔性管注浆加固技术在路基修复中的应用

■张新萍

（新疆新纪元公路设计有限责任公司，乌鲁木齐 830000）

1 前言

在公路损毁实例中，很多是由于路基受损导致道路中断（见图1）。而路基快速修复和加固技术也始终受到工程专家的重视，到目前为止，研究成果也很丰富，多种技术已经被广泛应用，例如：浇筑整体混凝土板法、抗滑桩加固法、预应力锚索加固法和柔性管注浆加固技术等。下面详细介绍一下柔性管注浆加固技术在路基修复中的应用。

图1 公路路基损毁事例

2 工程实例

位于新疆自治区的连霍高速乌鲁木齐至石河子段全长约150km。2013 年，由于大雨影响导致大丰镇境内的一段高速公路路基发生垮塌，垮塌长度达到36m。经过分析，此段公路路基压实度不足是造成这次事故的主要原因，后经多方商讨，结合本地段路基土质松软、填筑土主要是碎石和砾石、裂隙发育较多等特点，决定采用柔性管注浆加固技术对此段路基进行修复处理。

3 注浆加固技术的应用现状

注浆加固技术历史久远，早在100 多年前，欧洲部分国家就采用这种技术对建筑物地基进行加固处理，此外，很多学者对与注浆技术相关的理论和工艺也给予了很多研究，取得了丰硕的成果，为注浆加固技术的深入发展提供了技术支持。我国对注浆加固技术的应用起步较晚，但发展很快，目前我国已经在注浆理论方面，特别是在相关配套设施制造方面，已经达到国际先进水平[1]。

目前，注浆加固技术已经被广泛应用于水利设施、矿山巷道、建筑物地基、交通隧道等工程中，取得了巨大成功。本文介绍的柔性管注浆加固技术的主要施工流程为：场地定位→布置柔性注浆管→封孔→制浆→注浆→终孔。

4 柔性管加筋注浆技术在路基修复中的具体应用

4.1 注浆压力和速度的确定

注浆压力测定的准确与否将直接影响着最终的加固效果。提高注浆压力，会使更多的浆液被注入到路基的空隙当中，其加固效果会更好。但是如果无限度地提高注浆压力，会导致相关材料性能要求大幅提高，从而增加材料成本；其次，如果注浆压力过大，会导致路基垫层结构的破坏，得不偿失。所以应合理地将注浆压力控制在最大允许值内[2]。

注浆压力一般采用两种方法共同论证，在本项目中是采取试验注浆曲线法和经验公式法来确定的。

（1）试验注浆曲线法

首先选取本路段进行现场注浆试验。在试验中，逐渐提高注浆压力，时刻记录注浆量，最后得出注浆压力和注浆量的关系曲线（见图2）。如果当压力达到某一数值时，注浆量突然增大，但是压力却不再升高（或者出现降低现象），这就说明路基已经被破坏，注浆压力极限值就会确定。

图2 注浆压力与注浆量的关系曲线

在本工程项目中，通过现场试验确定出注浆压力极限值为40kPa。下面再通过经验公式法对此结果进行验证。

（2）经验公式法

根据公式（1）在实验室测定出相关的注浆参数，最终确定注浆压力。

式中，Pu——注浆压力，kPa；

σc——注浆土层抗压强度；

K0——静止测压系数；

γ——土体重度；

H——注浆孔深度；

v——泊松比。

本工程项目通过实验室测定和计算后，得出注浆压力最适值为35kPa。

综合以上两种方法的结果，最终确定出本工程的最后注浆压力为35kPa。

在注浆过程中，注浆速度直接影响着注浆压力和流量，所以对速度的控制也需要谨行慎之。注浆速度的确定一般是通过现场试验，此外还可以结合参考其他相似工程的经验。在本项目中，最终确定注浆速度为15～20L/min[3]。

4.2 柔性注浆管的布置

在本工程中，损毁路基经过扩展，最终需要修复长度约为50m，布置注浆管长度为45m，注浆有效长度可达40m。注浆管分为上下两排，同一排管的间距为80cm（通过现场试验测定，其注浆扩散半径约为30～40cm），上一排距路面200cm，下一排距路面400cm，其具体布置示意图如图3 所示。每根柔性管上注浆孔间距为40cm，孔径为8mm。

在铺设柔性注浆管时，应保证其放线位置准确、平坦，在铺设完成后要进行复合审查，发现偏差和错位应及时纠正，之后进行填埋和压实。

图3 柔性管布置剖面图

4.3 制作浆液

水泥浆质量将直接决定最后的加固效果。在柔性管注浆加固技术中，对水泥浆的具体要求有以下几点：

（1）浆液具有较好的稳定性。在常温下，要求浆液的基本性质不发生较大变化，不能发生强烈的化学反应；

（2）要求浆液黏度低，流动性好，保证具有较强的可注性，且固化后无收缩现象；

（3）浆液的凝结时间在一定范围内可进行调控；

（4）保证浆液无毒无害，对环境和工作人员身体没有不良影响。而且没有腐蚀性和较易清洗，以保护注浆设备；

（5）保证浆液凝固之后能够和岩土体牢固粘结，不龟裂，且具有较好的耐腐蚀性，对温度、湿度等因素不敏感；

（6）制浆工艺简单，操作方便，且要求成本较低。

目前，常见的柔性管注浆材料的组成及作用和性能如表1 所示。

表1 柔性管加固注浆的相关材料要求

在本工程项目中，主料选用的是普通水泥，水灰比为1∶1；速凝剂三乙醇胺氯化钠比重为1%；膨胀剂铝粉的比重为0.01%。

4.4 注浆作业

在注浆参数确定之后，就要进行注浆作业。本项目选择的注浆泵型号为BW-160H，为单缸双作用往复活塞式泵。其注浆顺序一般按照从下到上进行，注意：每排管路要采用间隔注浆形式，这样是为了使浆液能够更好地扩散，提高加固效果。在注浆作业期间应时刻记录压力和流量变化，出现异常情况应立即停止作业，并查明原因，在找到问题之前不得施工。

注浆作业完成后20d 对路基支撑强度进行检测，达到标准后再进行路面铺筑。下表2 记录了本工程中注浆前后现场密实度的测试结果[4]。

表2 现场密实度测试结果

5 结束语

本工程的应用表明，柔性管注浆加固技术对提高路基密实度有着明显作用，平均提高量超过了11%。此外，柔性管注浆加固技术成本较低，不需要大型机械作业，但其施工工序较多，对施工人员素质要求较高，这就需要相关工作人员认真负责，保证工程达到预期效果。

[1]沈锡英，朱芬华.渗透灌浆中浆液渗流分析[J].同济大学学报，2009，10（2）：16-18.

[2]林松梅，朱岩，韩金峰.硅化法加固粘性土地基的应用研究[J].黑龙江水利科技，2005，8（6）：40-41.

[3]张良辉，熊厚金，张清.浆液的非稳定渗流过程分析[J].岩石力学与工程学报，2007，16（6）：56-60.

[4]黄敏，张可绪，张尔齐.桩底灌浆分析[J].哈尔滨建筑大学学报，2005，34（6）：39-45.