化学注浆在公路病害处理中的施工技术

王国海，乔瑞平，张宏武

（1.内蒙古路桥有限责任公司,内蒙古 呼和浩特 010010；2.内蒙古路桥有限责任公司第五工程处,内蒙古 呼和浩特 010050）

化学注浆在公路病害处理中的施工技术

王国海1，乔瑞平2，张宏武2

（1.内蒙古路桥有限责任公司,内蒙古 呼和浩特 010010；2.内蒙古路桥有限责任公司第五工程处,内蒙古 呼和浩特 010050）

为确保公路的使用质量，针对公路常见的病害采用聚氨酯类、环氧类化学注浆材料进行修复加固，使其形成强度高、防渗性好、具有稳定性的新基体，有效地弥补了病害公路的缺陷，稳固并提高了公路的质量和使用年限。

化学注浆；公路病害；施工技术

前言

化学注浆是将有选择性的化学材料配制成修护浆液，用化学注浆泵等压送设备将其打入土层或缝隙内，使其渗透、扩散，在一定的时间内自动胶凝固化，以此来增加地层的强度、从而降低地层的渗透性、提高地层的承载力，防止地层变形和进行混凝土建筑物裂缝修补的一种加固基础、防水堵漏与混凝土缺陷补强的施工技术。本文对化学注浆在路基病害中的施工技术进行了分析和研究。

1 公路病害状况

据调查，某省的青红高速公路在交付使用一段时间后，出现路堤边坡滑动和路面下沉的现象。路堤边坡滑动严重造成混凝土路面沿着面板间的伸缩缝拉裂，形成诸多条纵向1～2cm裂缝，并出现继续拉裂的趋势，会发展成为滑坡，使得公路的行车安全存在巨大的安全隐患。由于残坡积泥土在原地面分布的厚度不同，其天然含水量较高，大多呈现出可塑状态，力学强度不高。上部的填料主要来源是就近的山坡残积层混碎石粉质黏土。填方高度一般是9cm，最高是13cm。地层性质和各层参数如下表1。

表1 地层各项参数Table 1 The stratum parameters

分析案例中的路段中的水文条件、工程地质资料，总结拉裂的原因如下：①通过勘察获取的岩心可以得出，路基的基底的土质为高压缩性的淤泥土质，厚度在1～3cm之间。路基填土的压实度达不到标准，致使路基不均匀下沉，从而造成路面的混凝土面板拉裂，填土的力学强度较低也是造成拉裂的主要原因之一[1]；②涵洞附近的地下水活动频繁。通过钻孔取样得出，路基部分区域下面含有大量滞水，修建道路之前可能此区域是一个鱼塘。丰富的地下水严重影响着整个路段的稳定性，尤其是对其进行高填方路基，应用软化过度、强度不达标的土体，促使土地可能会发展成滑坡；③在挖方路基和填方路基的交界处，因原状土跟填土的空隙度、含水量以及密实度有所差别，在外界的超负荷运载下，也会引起路基不均匀下沉。

2 化学注浆材料

化学注浆材料种类繁多，主要有水玻璃类，丙烯酰胺类，丙烯酸盐类，聚氨酯类，环氧树脂类和甲基丙烯酸甲酸类。常用有聚氨酯类、环氧类、丙烯酸盐类和水玻璃类。下面主要介绍聚氨酯类，环氧类化灌材料及混凝土缺陷修补的一些材料。聚氨酯类化灌材料主要有两大类：水渗性和非水渗性的。水渗性的能与水混渗，非水渗性的只能渗于某些有机溶剂，如丙酮、甲苯、二甲苯等。水渗性的灌浆材料代表产品有Lw与Hw水渗性灌浆材料。非水溶性的灌浆材料有氰凝等。

2.1 注浆材料的特点

浆液的主要特点：①具有良好的亲水性，水既是稀释剂又是固化剂，浆液遇水反应而凝固。这当中水的量是关键，水不能太多，水太多浆液固结体质量差；②可在潮湿或有涌水的情况下进注浆，特别是快速堵漏，效果十分显著。浆液对水质适应性强，在海水和pH值在3～13的水中均能固化；③浆液固结体为弹性体，遇水能膨胀具有弹性止水和以水止水的双重功能，特别适用于变形缝的防水处理；④固结体无毒；⑤施工工艺简单；⑥浆液无需繁杂的配制，用单液法直接灌注。可与Hw水渗性聚氨酯灌浆材料以任意比例混合使用，以降低浆液的黏度[2]。

3 化学注浆的施工技术应用

3.1 化学压力注浆法

3.1.1 加固原理

压力注浆方法就是利用液压或气压将能固化的浆液均匀地注入岩土体内中，以填充、渗透以及挤密等方式，去除土颗粒间或岩石裂隙中的水分和气体，并填充其位置，将硬化后的岩土胶结成一个整体，从而形成一种强度高、防渗性高以及稳定性良好的新土体，使得地基得以加固，防止或减少建筑物渗漏和不均匀的沉降。

3.1.2 加固设计

在道路两旁的紧急停车带处选用静压注浆，孔内插钢筋形成微型桩群，利用注浆填充填方路基和结构物之间的缝隙，加强填方路基的密实性，并且利用水泥浆液和填土之间的相互作用形成水泥土，不断提高路基土地的力学性能，减少活动频繁的地下水对路基土体进行渗透破坏。打入孔内的水泥浆液和钢筋形成混凝土主体，如图1，抵抗了在坡体潜在滑动面处的剪应力，提高了坡体的防滑能力。对于公路的建设和稳固来说，静压注浆也是其中重要的措施与步骤，对于公路两旁的紧急停车地带采用静压注浆有很大的好处，这种静压注浆就是对孔内插钢筋所形成的微型的桩群之中注入注浆，方便在填方路基和结构物之间的空隙之中加以填充，这样可以有效地增强填方路基之间的稳固性和密实性，减少地下水对于路基的侵蚀和渗透破坏。静压注浆通过水泥浆液和填土之间的相互作用从而形成水泥土，水泥土可以从根本上提高路基土体的力学性能，增强路基与浆液之间的黏性从而加强路基的稳固。

图1 孔内水泥浆液和钢筋形成的主体Fig.1 The main part formed from cement grout in hole and rebar

3.1.3 参数设计

由于青红高速公路为高填方路基，当该工程的压实度不足使用注浆法加固时，浆体的流动性可以略大，扩散半径也可以相对大一些，这样能使浆体均匀分布在土体中，但是泌水率不能过高，应该控制在10%左右；一般采用325普通硅酸盐水泥、化学外加剂，水灰比例为1∶1，单孔注浆量出现过大时，及时加入3%的水玻璃浆液，并且要求注浆材料28d的抗压强度不能低于5MPa；在施工过程中，正常情况下，以不破坏地层结构或者局部区域被少量破坏作为注浆压力法的基本原则[3]。注浆压力与需加固土地的厚度、注浆速度、黏度、注浆量等因素相关。注浆压力处在不断变化中，该工程的注浆压力是通过现场注浆试验再调整参数确定的，在路堤位置的注浆压力在0～0.2MPa之间，超车道和行车道的注浆压力在0.1～0.4MPa之间。

3.2 化学注浆的施工布置

（1）定孔位。设置孔位标志，放线；勘探孔：孔径为110mm，在每个加固区处理段布置5至6个勘探孔，明确该段路基填筑层的厚度、密实情况以及分层结构性状，并分析填筑土体的质量是否达标，是否存在不良地质问题，要确定注浆孔的深度，一般勘探孔的深度要穿过淤泥质土抵基岩面。

（2）钻孔。将钻机安置在所钻孔位置，钻机安放稳定牢立轴竖直，经验测孔位后方可开钻。钻进过程中，要详细记录钻进情况，包括地层情况，孔位移动距离、方向，异常情况、处理措施，钻孔深度等，经现场技术人员验收合格后，方可移孔。孔位偏差不得大于5cm。注浆孔：注浆孔径为110mm，紧急停车带的钻孔深度要穿过原状土抵基岩面，超车道和行车道的钻孔深度要求进入原生黏土层0.5～1m，按照梅花形状布置。

（3）成孔。采取风动的冲击作用成孔，部分钻孔会出现塌孔现象以致难以下管。对其的处理建议是：钻孔后，在下管之前先扫描孔，扫空后立即下管，如孔内再出现坍塌、下管困难等现象，工程技术员通过分析现场的地质条件，应该要在施工当天打孔、插管，封孔必须选用高比例水泥和水玻璃浆液。在第2d拔管后，再进行下注浆花管来注浆加固。将制作好的注浆外管平稳地置入孔内，下至设计深度其连接要牢固，各截止阀可靠性要强，并准确记录各灌浆段位置。

（4）注浆。在进行注浆作业的过程中，如果土体是黏性土，一般采取自下而上或者孔口封闭注浆法，一次成孔，分层注浆，每个注浆段应该控制在1.5～2m之间；如果是含有较多中粗粒砂土层的地质，通常采用自上而下或孔口封闭注浆法，一次只能钻成一段注浆孔，每个注浆段应该控制在1.5～2m之间。在注浆作业中，先施工边缘的帷幕孔再施工加固孔，应该隔孔注浆、邻孔封孔，以防冒浆；具体注浆施工，首先注入少量稀浆，再注入稠浆。注浆孔的孔距是边缘孔的孔距的2倍，从而保证注浆的质量。部分注浆作业还要根据当地的水文地质条件而设置排水孔，尤其是地下水丰富的地区，设置排水孔可以将地下水随着注浆施工排出，在排水孔内见打浆液进行封口[4]。此外，在注浆的过程中，还要实时观察，如发现有跑浆或地面突起的问题，立刻停止注浆，分析问题的原因，在下一个注浆段应该减少注浆量。流量少了则会压力不足，达不到注浆的效果，要控制好流量。

（5）制浆。按设计比例或者浆液密度搅拌浆液，使用普通搅拌机搅拌浆液时间≥90s，制好的浆液放置时间不得超过4h，每孔每段注浆结束后，要计量水泥用量。

（6）洗孔。为保证注浆的效果，在每次注浆完成后，要对注浆孔进行清洗，用优质泥浆完成，确保下次注浆顺利进行。

（7）补灌。在注浆量及压力达到要求后，对注浆外管进行封口补灌，使管内填满灰浆。

（8）封孔。注浆作业完成后，要及时封孔。应在注浆的关口处设置专用的压力阀门，便于注浆作业完成后关闭阀门。等孔内的水泥浆下沉析水够2～4h后，才能拆除压力阀门，通过选用凝型325水泥浓浆来封孔[5]。封孔后，尽最大可能让注浆段和原混凝土路面形状外观相似。

4 总结

采用化学注浆法是处理公路病害的一种比较理想的途径，采用化学压力注浆法可以降低生产成本，提高工作效率，对技术和设备的要求不高，实践表明当路段出现质量问题时,采用注浆法能有效地弥补病害缺陷,但在施工中质量的把关才是关键，防止出现问题还是最基本的要求。

［1］ 郭琦．高速公路施工中工程技术难点及病害处理措施［J］．交通世界,2016,29:30～31,33．

［2］ 崔淑林．灌浆技术在公路混凝土路面板底脱空中的应用［J］．华东公路,2015,3:47～49．

［3］ 罗恒．注浆理论研究及其在公路工程中的应用［D］．中南大学，2010:11．

［4］ 党翠艳．注浆技术在高速公路病害处理中的应用［J］．黑龙江交通科技，2011，7：82～83．

［5］ 张可能，邹之衍，胡庆国，等．注浆技术在高速公路路基病害处理中的应用［J］．西部探矿工程，2006，11：7～10．

The Construction Technology of Chemical Grouting for Highway Disease Treatment

WANG Guo-hai1,QIAO Rui-ping2and ZHANG Hong-wu3
（1.Inner Mongolia Road&Bridge Co.,Ltd.,Hohhot 010010,China;2.The Fifth Engineering Department,Inner Mongolia Road&Bridge Co.,Ltd., Hohhot 010050,China）

In order to ensure the quality of highway,the polyurethane and epoxy chemical grouting materials are adopted to repair and reinforce the highway against some common diseases,so as to form a new stable matrix with high strength and good anti-seepage performance,which effectively remedy the defects of highway,as well as stabilize and improve the quality and service life of the highway.

Chemical grouting;highway disease;construction technology

TU58.1

B

1001-0017（2017）02-0154-03

2016-12-10

王国海（1961-），男，山西阳高县人，高级工程师，从事公路与桥梁工程研究。