非开挖注浆加固工艺在沪嘉高速公路大修工程中的应用

孙海波（上海市市政工程管理咨询有限公司， 上海 200093）

1 工程背景

沪嘉高速公路是我国第一条高速公路，同时也是全国第一条将高速公路改造为城市快速路的高速公路。其具有一定的历史意义和文物价值。现在要将硬路肩改为行车道，而且是要通行大型货车。如何将本身质量不如原来行车道的硬路肩改造成能满足行车要求的道路，是设计头痛的一件事。如果全部将硬路肩采用钢筋混凝土基层方案修复，不但投资大、交通压力大、社会风险大，而且考虑到本次为道路等级调整后的过渡改造，今后沪嘉高速公路还存在调整的可能。经过设计，根据取芯结构，通过验收弯沉值的验算，推测注浆加罩后道路可维持 3 a～5 a 的使用。从节约能源资源、减小环境污染、施工速度快、对交通干扰小、对原路基扰动小出发，决定采用“注浆补强”的方案。

2 注浆方案的确定

2.1 注浆范围

沪嘉二期工程范围为南起上海中环立交(桩号 K11+079.38)、北至 G1501 立交以南(桩号 K27+140)，全长约16.06 km。根据本次工程的设计要求及甲方提供的相关文件说明，将对沪嘉高速公路上下行 K14+000～K27+140 范围内 PSSI 值小于 60～80 之间的硬路肩，进行非开挖注浆加固。工程范围约占全路段的 50%。

2.2 注浆流程

每一区段的注浆流程为：试验路段取芯→按路面结构厚度修正孔深→检测弯沉值→分析现已存在的裂缝位置及深度→按试验要求的孔距布孔→对裂缝路段进行针对性加密并调整孔深→注浆孔编号后进行注浆→记录注浆过程中各类参数→养护→弯沉复测→同位置取芯→整理数据、结论判断、行文。

2.3 布孔方式

硬路肩注浆采用垂直路面的方式下注。孔位呈梅花形布设，在硬路肩范围横向布设 3 排。具体布孔方式，详见图 1。

图 1 硬路肩注浆布孔方式示意图

2.4 注浆压力

在路面结构加固注浆时，注浆压力 0.2 MPa～1.0 MPa；在路基加固注浆时，注浆压力 0.8 MPa～1.5 MPa。注浆初压宜为 0.1 MPa～0.3 MPa，再逐步提高压力，终压以设计推荐值作为参考，并确保边坡上无浆液外冒。

2.5 注浆材料配合比及性能要求

(1) 注浆材料采用地聚剂注浆混合料。其配合比如下。

路面加固：采用快凝早强型，重量配合比(地聚合物注浆料：细集料：水)为 1：(1.5～2.5)：(0.5～0.6)。

路基加固：重量配合比(地聚合物注浆料：细集料：水)=1：(0～0.5)：(0.5～0.6)。

(2) 地聚剂技术性能满足主要技术性能要求。

路面加固：1 d 抗压强度≥2 MPa，7 d 抗压强度≥20 MPa，28 d 抗压强度≥30 MPa。注浆混合料固结体的主要技术性能要求：7 d 抗压强度≥10 MPa，28 d 抗压强度≥15 MPa。

路基加固：7 d 抗压强度≥2.45 MPa，28 d 抗压强度≥4.2 MPa。注浆混合料固结体的主要技术性能要求：7 d抗压强度≥2.45 MPa，28 d 抗压强度≥3.5 MPa。

浆液性能：浆液流动度≤15s，泌水率≤0.4%，收缩率控制在 1% 左右。

其他详见 SZ-G-B04—2007《公路路基与基层地聚物注浆加固技术规程》的要求。

2.6 注浆量要求

路面加固：90 kg/m2～120 kg/m2。

路面及路基加固：两种类型的混合料共 90 kg/m2～150 kg/m2。

以上用量仅供参考，操作时要按现场记录用量。

2.7 检测要求

在进行试验段施工前，对此段道路进行弯沉复测。

经注浆加固后，要求路段代表弯沉值≯2 1.0(0.01 mm)。

最终成果应按每 5 m 设 1 个点实测弯沉，并分别就里程桩号、注浆方案、浆液配比、浆液用量、注浆压力、注浆前弯沉、注浆后弯沉、是否满足设计要求等内容列表成文。

2.8 其 他

若施工过程中遇路面顶起、冒浆等情况，应及时停止，并记录当时注浆压力、孔深、路面顶起高度、冒浆量等各种参数。在影响范围外，降低注浆压力后，再进一步注浆施工。

3 施工部署

(1) 在施工之前，先进行原路面回弹弯沉及钻孔探深等准备工作。

(2) 施工步骤采取钻孔、注浆流水作业施工法，即钻即注，防止发生坍孔现象。

(3) 硬路肩注浆采用双层注浆施工顺序。先进行路面结构注浆，再完成路基注浆。

(4) 施工方法和手段。

① 钻孔：结构层钻孔先采用气动式钻孔机穿透路面结构层；再使用气动锤与 Φ22 加深铁杆，加深至要求的深度。

② 注浆：采用 SYB/50-I 型液压注浆泵进行插管压密注浆。

4 主要技术措施

本次硬路肩注浆分两层进行加固，即：结构层加固(路面下 0.7 m～1 m)和土基加固(路面下 1.2 m～1.5 m)。

注浆的布孔位置及深度的原则，如上所述。现场将根据调研后的弯沉情况及路面病害情况予以调整确定。

4.1 基层加固技术要求

基层加固就是针对现有结构层的部分缺陷部位进行加固，加固深度在现有路面至三渣层底与土基之间(约路面下1 m)的范围内，通过注浆使该部位结构层得到补强，形成较为完整的整体(道路硬壳层)。一方面将减少土基注浆时缺陷路面冒浆及工作压力的损失，另一方面也为加固后及时开放交通打下了良好的基础。

4.2 路基加固技术要求

路基注浆的目的是通过高压注浆使现有路基内的孔隙得到填充，使土内的多余水分被挤出并形成较为稳定的土体固结层，从而达到土路基的稳定。考虑到需要快速开放交通，注浆材料也采用 SD-II 型地聚合物灌浆材料。

4.3 注浆工艺(工序)

本项目注浆加固采用成熟的压密注浆工艺。其中，基层注浆的深度将根据路面结构层的缺陷部位确定(一般为路面下 0.7 m～1 m 以内)，路基注浆深度在路面下 1.2 m～1.5 m。具体视调研结果再予以确定。

双层注浆先进行基层注浆，再进行路基注浆；分两次完成。

具体工序如下：

弯沉检测→布孔→钻孔→清孔→注浆料准备→滤浆→埋浆管→注浆→静压→注浆→冒浆孔封堵(或补浆)→拔管→注浆孔封堵→养护→路基注浆(步骤同上)→后弯沉检测(加固效果自检)→补浆(步骤同注浆)→交工验收。

(1) 布孔：注浆孔采取基层孔和土基孔双层布孔法。单层布孔孔位间距 2 m；加固排距为 1 m，布 3 排孔，呈“品”字形交叉布置。具体根据路面病害的实际情况和原路面弯沉值给予调整(加密或放宽)、移位，全部为垂直孔。

(2) 孔径：Ф50 (浆管直径 Ф32)。

(3) 注浆料准备：均采用地聚合物灌浆材料。

(4) 基层注浆泵工作压力控制≯0.5 MPa (路基注浆≯1.0 MPa)。当基层注浆压力达到 0.5 MPa (或路基注浆压力达到 1 MPa)，或出现漏浆、路面抬升等异常情况(管内压力＞0.1 MPa)时，则应停止注浆。

(5) 注浆顺序：按车辆行驶方向依次注浆，外侧一排孔先行进行注浆封闭，再进行内侧两排侧孔注浆。

5 注浆效果分析与结论

通过硬路肩注浆前后弯沉的自检汇总和对比分析，得出如下结论。

(1) PSSI 值为 60～80 时，通过一次注浆，弯沉提升较明显；对局部弯沉较大的，通过二次补浆即可提升到控制弯沉值。

(2) PSSI 值＜60 的区段，通过一次注浆，尽管弯沉提升明显，但由于初始弯沉较大，仍需要通过多次补浆。由于全部提升至弯沉控制值 21 的难度较大，部分路段需要采取其他措施对道路进行加固。

(3) 注浆用于适合的 PSSI 评定范围的路段。若施工质量较好，基本可达到设计使用年限。

6 建 议

(1) 注浆加固对检测的要求较高。要求数据准确；要求施工自测、监理复测、第三方检测评定，以满足设计要求。

(2) 强调弯沉不达标路段不可进入下道工序。

(3) 硬路肩损坏相对严重，为 PSSI 值较小路段。建议采用钢筋混凝土基层方案。

(4) 根据目前资料判别，边坡稳定性能满足今后使用要求，但长时间集中停靠满载车辆对结构相对薄弱的硬路肩存在一定的风险。硬路肩注浆无法改变结构本身的不足，用于重车通行存在风险，超载更会对结构造成影响。若采取禁止大型货车措施，更能提高硬路肩、边坡的使用寿命，防止裂缝。应选择高路堤或硬路肩弯沉较差路段进行位移检测，提前预警。为了提升硬路肩结构保有度，硬路肩上载重车辆应限重 30 t。

(5) 注浆工艺对道路结构是有一定的破坏作用的，路况好的路段也采用注浆反而会破坏路面结构和路床的稳定性，降低使用寿命。注浆是一种对老路病害进行针对性整治的施工工艺。

(6) 对于 PSSI 值过低路段(＜60)，采用钢筋混凝土基层方案改造，可以大幅提高硬路肩的保障度。

(7) 加强养护力度，尤其是加强对硬路肩路段和施工重点修复路段养护的力度，防患于未然。