路面塌陷注浆加固施工方案

闫 海 燕

(太原市市政工程总公司第二工程公司，山西 太原 030024)



路面塌陷注浆加固施工方案

闫 海 燕

(太原市市政工程总公司第二工程公司，山西 太原 030024)

针对某道路路面塌陷的实际情况与原因，提出了注浆加固的治理方法，并从注浆孔布置、注浆范围、施工技术等方面，阐述了具体的注浆方案，经现场质量检验结果表明，该注浆加固处理技术是科学有效的。

路面，注浆加固法，塌陷现象，质量检验

1 工程现场情况

1.1 工程概况

新晋祠路位于太原市河西南部地区，东临滨河西路，西临晋阳湖，是服务晋阳湖片区的一条南北向主干路。道路北起长风西街，南至冶峪河，道路红线宽度50 m，全长3.68 km。

晋阳污水干管D2 600污水顶管位于设计道路中心线(4 m宽绿化带)，目前大部分顶管施工已完成。

1.2 现场空洞塌陷情况

道路施工单位在旧沥青路面拆除过程中发现顶管作业范围多处路面有空洞塌陷现象，塌陷区域以上只靠一层沥青路面覆盖，车辆通过时随时都会塌掉，目前已揭开沥青路面，将空洞暴露出。具体位置为：

1)31号～32号、32号沉井南侧、34号～35号、35号～36号顶管井之间有4处空洞。

2)41号～42号顶管井之间有2处空洞。

3)43号沉井南侧有1处空洞。

4)路面顶管作业范围3 m及沉井四周5 m多处路面有空洞塌陷现象，多处发生下沉，尚不清楚下部是否有空洞现象。

1.3 安全隐患

由于中水管线、热力管线、雨污水管线均在道路范围铺设，下部是否有空洞现象尚不清楚。根据现场实际情况，且避免将来路基下有空洞容易出现管道拉裂、路面塌陷等安全事故，需要进行路基加固。

1.4 沉降原因分析

顶管施工过程中产生地面塌陷的原因是顶管顶进过程中对周围土体发生扰动，顶管段处于砂层，排泥时带出大量泥沙，引起管道上部土发生塌陷，以致沥青混凝土路面下部出现空洞并多处塌陷。

1.5 优先采用注浆加固法

针对上述因顶管引起路面塌陷处理，优先采用水泥浆(浆液)进行处理，将路基下顶管软弱部位渗透充填、凝结固化土体，提高路基承载力，减少沉陷。

1)注浆处理速度快，污染小。

2)工艺先进，实践证明处理效果理想。

1.6 方案确定

道路施工中已对空洞塌陷部位路面外扩3 m，下挖2 m范围需全部进行挖除，采用分层回填碾压至土路基高程，保证回填压实质量。

采用水泥粉煤灰对土体进行注浆加固，解决沉井四周及顶管管线两侧土体的沉陷，以便提高道路的承载力。

2 编制依据

1)依据国家和建设部有关法律法规、施工验收规范和标准等。

2)新晋祠路(长风西街—冶峪河)施工图纸。

3)施工现场踏勘、调查咨询所获取的资料。

4)工程测量规范。

5)钻孔压浆技术操作规程。

6)J 220—2002,建筑地基处理规程。

7)JGJ 123—2012,既有建筑地基基础加固技术规程。

8)锚固与注浆技术手册。

3 地质勘探资料

根据勘探揭露地层情况，拟建场地在勘探深度范围内主要由第四系全新统冲洪积而成的粉土、砂类土等构成。

4 注浆孔平面布置

4.1 注浆参数

根据地质勘察报告，第①层为填土、第②层为粉土、第③层为细中砂、第④层为中砂夹粉土层。

对于砂性土层，由于地层空隙较大，浆液以填充固结为主，对于粉土，由于污水沉井周围土体塌陷，造成原状土的体积与结构发生改变，地层空隙变大，可按渗透灌浆理论进行计算，注浆压力取0.5 MPa。

浆液扩散半径r的计算：

其中,k为渗透系数，cm/s,取值为1.2×10-4；h为灌浆压力,取值为0.5MPa；β为浆液粘度对水的粘度比，1∶1；ro为注浆管半径，取2.4cm；t为注浆时间，s，6min×60；n为孔隙率，取0.717。

根据计算r1=0.6m,浆液扩散半径为0.6m。

4.2 注浆孔布置

根据施工现场实际情况，注浆孔要保证浆液互相重叠，使浆液在加固范围内连成一个整体。根据浆液的扩散半径0.6m，钻孔排距取1.0m，每个孔的有效渗透半径大于0.6m；花管长10m～15m，外露地面15cm。呈梅花形布置，注浆孔间距为1m×1m。梅花形布置图见图1，浆液渗透图见图2。

5 竖向注浆孔范围

注浆管布置在顶管外径各3m范围，沉井四周5m范围。沉井深度10m～15m。注浆机采用京探200型钻机3台。

顶管范围内注浆：从路基下2m开始至顶管管道中部。

沉井范围注浆：沉井周围土体塌陷影响范围为近似抛物线，注浆管的深度应根据此抛物线打设，注浆深度在路基下至沉井底部。

具体工程量及注浆量根据现场施工情况实际确定(注：加固范围可根据开挖效果，在后续施工中作适当调整)。

6 施工方案

根据现场具体条件，施工工期要求用电、用水状况和作业的安排，尽可能科学地进行平面布局，并做好环境卫生工作。

1)成孔：

a.采用ZGYX410型液压行走潜孔钻车冲击钻或尖钻头气冲成孔，成孔直径110mm，钻孔垂直度小于1.0%，孔位偏差小于50mm；

b.根据施工现场土质采用液压冲击钻机成孔，并进行全程套管跟进成孔。在已完成的钻孔中用浓泥浆进行清孔，排除粗颗粒渣土；

c.钻孔深度可根据顶管及沉井的深度进行确定。

2)制作花管：

注浆花管采用φ48mm钢管，注浆孔眼竖向间隔为30cm，注浆孔眼孔径10mm，同一截面上对称分布4个孔眼。注浆施工中钢管长度不足时连接采用焊接。

3)制浆：

注浆浆液采用水泥—粉煤灰浆液的重量比为：水泥∶粉煤灰=1∶15%；水泥料∶水=1∶1，浆液比重在1.5t/m3以上，浆液初凝时间约12h左右，终凝时间约16h～18h。

4)注浆：

a.下入花管：将制作好的花管插入孔底，将注浆孔孔隙用水泥封堵，长度不小于30cm，待水泥终凝后方可注浆。

b.注浆设备：使用京探200型液压机注浆，容许灌浆压力值与填筑土的密实度、探孔深度、位置及注浆次序等许多因素有关，现根据查阅相关施工资料初步拟定路基下2m注浆压力0.3MPa～0.8MPa，正常灌注过程中为0.3MPa～0.8MPa之间。压力最终控制在1MPa，注浆量小于1L/min并稳压3min后注浆停止。

c.根据施工现场土质为砂土层，注浆压力应做适当调整，加固后土体抗压强度不得小于1MPa。注浆过程中发现孔内漏浆严重，一定是发现地下有流砂层，这时可掺入适量的水玻璃作为速凝剂。必须待孔口处浆料凝固后方能开始灌浆。凝结时间一般为2d～5d。

d.本工程采用一次全孔注浆法，注浆完成后，采用混凝土封堵孔口，深度应为30cm，孔口混凝土终凝后，方可进行下一孔的注浆。注浆孔及注浆范围示意图见图3。

e.注浆设备准备：注浆机、注浆管、水泥浆液、注浆用水和用电的检查，确保注浆连续进行，不得中断。

f.注浆施工顺序：应先注边缘孔，后中间孔，同排注浆，跳隔(至少两孔)施工；注边孔时，随时观察路基是否稳定。为保证注浆顺利，注浆管应伸出注浆孔25cm,注浆液待搅拌均匀后，方可压注，注浆过程中要不间断的搅拌，注浆的流量为8L/s。

g.注浆压力控制原则：先控量，后控压(即先注浆孔以定量为先决，后注浆孔以压力控制为先决)。

7 注浆控制

整个注浆过程质量控制非常重要，采用注浆压力参数及注浆量双指标控制，并以注浆压力的控制为主，注浆过程中，采用注浆压力及注浆量逐渐提高法进行注浆(即压力由小到大，注浆量逐渐增加)，当注浆压力达到1.0MPa时，并稳压3min，则一孔注浆完成。如果在注浆过程中，发现注浆液量增大时，该孔有可能与地下裂隙贯通，应立即停止注浆；必须等注浆液凝固后再注浆。

8 注浆异常现象的处理

1)串孔现象：注浆过程中，发现浆液从别的孔流出称为串浆。如发生串浆时，有多台注浆机的情况下，必须同时注浆，如只有一台注浆机应及时将串浆孔堵塞，待该管注浆时，将管内杂物清除干净，采用高压水冲洗。

2)压力升高：注浆过程中，水泥浆压力突然升高，判断可能发生堵管，立即停机检查，可采用敲打疏通注浆管，无法疏通时要补管。

3)冒浆处理：水泥浆液通过土体孔隙流冒出地面，要多次反复处理，在冒浆处采用碎棉絮或速凝水泥封堵，如果封堵无效，则采取降压、改变水灰比或孔隙灌浓水泥浆等办法进行处理。

9 注浆时的监测措施

在注浆过程中，要随时派专人监测注浆地面沉降情况，如被加固地面有上抬的趋势，立即停止注浆，严格控制注浆前后地面的上抬量不得超过2mm。

10 质量检验

在本工程顶管及沉井注浆加固中，采用标准贯入试验或者轴向钻孔取样进行现场检测。

标准贯入试验：即在注浆前及注浆完工一周后，选择有代表性的点进行现场标准贯入试验。主要是检测土体密实度和抗剪强度，以减少受压路基沉降及变形。

轴向钻孔取样：在沉井及顶管周围加固完成后，为了掌握加固是否达到预期效果，需要对加固质量进行检测。加固检测方法通过我部外委中心实验室，采用的是轴向钻孔取样检测，钻孔点的选取避开注浆孔的位置，在注浆孔之间，这样选取的目的主要是为了检测水泥浆液的有效渗透情况。取样本做土体强度检测是否达到1MPa，同时观察加固土体的渗透性。综合判断检测结果，看质量是否满足要求。不合格，进行二次补强注浆。

11 结语

本次针对路面塌陷采用注浆处理，经专人观测路基能保持稳固，沉降量在施工规范允许范围之内，证明此次注浆加固处理是成功的。

[1] 中国岩石力学与工程学会岩石锚固与注浆技术专业委员会.锚固与注浆技术手册[M].北京：中国电力出版社,1999:325-328.

[2] 张永钧,叶书麟.既有建筑地基基础加固工程实例应用手册[M].北京：中国建筑工业出版社,2002:66-69.

[3] 杨晓东,夏可风.地基基础工程与锚固注浆技术[A].2009年地基基础工程与锚固注浆技术研讨会论文集[C].北京：中国水利水电出版社,2009:150-155.

On construction scheme for grouting consolidation of roadbed collapses

Yan Haiyan

(No.2EngineeringCompany,TaiyuanMunicipalEngineeringCorporate,Taiyuan030024,China)

According to the fact and reasons for the roadbed collapses on some road, the paepr points out the treatment for the grouting consolidation, illustrates the grouting scheme from the allocation of the grouting holes, grouting scopes, and construction techniques, and proves by the quality inspection that the grouting consolidation technique is scientific and effective.

roadbed, grouting consolidation method, collapse, quality inspection

1009-6825(2017)07-0134-03

2016-12-28

闫海燕(1979- )，女，工程师

U416.2

A