公路路基施工中压力灌浆技术分析

文/黄小飞、廖敏

1 前言

在公路的使用过程中，难免会出现路面损坏状况，对于高速公路，路况不仅仅是关系到了道路的正常行驶，还对过往车辆带来了较大的安全隐患。高速公路最常出现的道路损坏现象是道路发生沉陷。针对道路沉陷，通常会采取压力灌浆技术，对路面进行修补[1]。这种方法通过高压设备，将泥浆液压入沉陷部位的钻孔中。并在高压下将沉陷部位的空气和水，使得泥浆液和路面充分契合，形成一个坚固的整体，这样凝结而成的固块强度高、防渗性能好，能够有效解决路面沉陷问题。在道路维护施工过程中，路基的压力灌浆技术不断发展，以其良好的效果和较低的施工成本著称，在行业内得到了广泛应用。

2 压力灌浆技术

公路路基在施工环节中，压力灌浆技术是极为重要的一项技术，被大量的应用到实际施工中。在该技术的施工作业环节，首先是进行钻孔施工，然后通过专业的设备将准备好的浆液灌入到孔内，可以在内部形成比较大的压力作用，并且能够像径向或者切向方向进行延展作用。在施工之后，会导致内部土壤结构密度的增加，小土层结构部分的强度会下降，进而导致了公路路基结构的性能得以提升[2]。公路工程中比较普遍存在的是沥青材料、水泥混凝土以及砂砾。因为很多外部因素所产生的影响，公路工程在运营了一定的时间之后，都会导致部分出现开裂、沉陷等问题，而压力灌浆技术的合理使用能够有效地进行公路路基的加固处理，还能够有效地延长其使用寿命，最终可以保证公路工程的整体质量得以提升。灌浆施工方式比较多，有劈裂灌浆、压密灌浆、渗透灌浆等等，这就需要结合不同的情况来选择合适的灌浆技术，能够更好的保证工程的质量合格。劈裂灌浆方式一般都是应用到防渗透、软土、渗透性较差的路基地质条件之下，灌浆施工的过程中，浆液会因为压力的连续作用向外部土体进行扩散，然后就能够提升路基的稳定性。压密灌浆方式是利用压力把浆液灌入到钻孔内，然后在内部进行连续扩散反应，就能够保证土体结构部分的紧密度提升，进而可以提高路基结构的承载性能，该方式最为主要的应用就是软土路基结构形式。渗透灌浆法是利用准备好的设备将合理的浆液直接灌入到空隙内部，然后将内部水分全部排出去，和土体组合成为稳定的整体结构，能够保证路基具备较高的防渗性与防水性。

3 高速公路工程概况

此次施工路段长130km，路基宽度设计26m，路基分为整体式路基和分离式两类。此路段临江，临江路段的路基高度根据水位而确定，经实地检测发现，此处河道窄小、流速大，并且沿岸有桥梁和隧道等交通设施，导致路基长度相对较短。并且发现路基的填充材料均是隧道和桥梁建设过程中产生的废渣和河道中的沙砾。两者结合结果较差，导致路面强度不匀，所以需要对整体路段的路基进行加固处理。相关设计人员通过初步的施工工艺对比，决定采用高压灌浆技术对路基进行加固。

4 施工方案

4.1 处理区域及灌浆孔布设

由于施工路段的路基填筑材料不合格，所以此次施工的主要目的是灌注填土，要将施工路段所有回填土都进行重新填筑灌浆。而且调查发现，此次施工路段下有多条涵管，为防止涵管被破坏和确保灌浆质量，特将灌浆孔钻在涵管周边，两侧分别布置多个灌浆孔。具体设计方案如下表。

表1 压力灌浆孔设计参数

4.2 注浆技术要求

这次施工所用水泥选用型号为R32.5 号的普通硅酸盐水泥。为满足施工质量，要使用80×80mm 的孔筛进行水泥细度筛选。灌浆操作要确保符合相关的行业规范。一般来说，水泥的存放时长不应超过三个月，并且依照相关规定，施工所用水要保证搅拌时温度不得超过四十摄氏度。设备采购人员要根据设计图纸，进行施工现场的实地考察，结合实际情况，要使设备可以满足施工质量要求。设备包括钻机、灌浆泵、泥浆拌和机。其中，灌浆泵性能应满足工作压力为超五成的最大压力，而拌和机应满足连续施工的要求。热后根据此次施工现场的交通状况、地质情况最终选定设备。

4.3 施工内容

压力灌浆技术应用的过程，需要按照路基工程的施工方案要求，对每个施工环节进行控制，以下对压力灌浆技术的操作过程进行解析。

4.3.1 测量放样

在施工之前，需要按照路基的实际，做好下穿涵道测量，精确的将涵管的轮廓位置确定出来。而后根据设计方案的要求，对钻孔钻位置进行测量施工，从而切实地将孔位确定出来。

4.3.2 钻孔

放样结束后就要进行正式的钻孔作业。钻机的安置必须稳固，不能有太大位移，而且可以根据施工的实际情况进行钻机的调整。钻头钻杆应保持竖直状态，确保钻孔质量。钻孔作业过程中，应安排相关人员做好跟进工作，记录钻孔位置、钻孔情况、路基地层状况等信息，及时发现问题并加以解决。钻孔结束后，技术人员要对每个钻孔进行质量复核，确保钻孔位置没有较大差异，孔深孔径等数值符合标准。

4.3.3 外管下孔

施工过程中，外管的规格需要和设计方案完全一致，并要进行管道质量的多次审核，保证施工质量。外管下方时，需保证平稳安放，并在设计节点处进行连接。待外管下放完毕，需及时的安装截止阀，以控制灌浆过程，并作为灌浆记录段点。

4.3.4 浆液调制

泥浆的配合比依照设计方案，由搅拌机进行均匀搅拌，此过程较为简单，仅仅需要搅拌机一种设备。将原料混合后，启动搅拌机进行搅拌，按照规定，需要进行搅拌一分半钟。泥浆需即用即拌，拌和结束后的泥浆不得储存超过四小时，超出则无法使用[3]。同时，在泥浆制备的时候，需要对泥浆的稠度、含水量等指标进行研究，保证满足施工要求。并且要在拌和过程中要统计实际所用的水泥量，方便后续施工的顺利进行。

4.3.5 清孔

清孔工作也对灌浆质量有着较大影响。本次施工使用优质泥浆对钻孔进行清孔操作，完善的清孔状况可以保证灌浆效果，提升施工质量。

4.3.6 灌浆的压力方法

灌浆前，要对钻孔进行压力测试，确定钻孔可以承受的灌浆压力。压力试验的数值保持在0.2 到0.4Mpa 之间，得出准确数值后再进行灌浆操作。

灌浆工艺选用二序孔，这样可以使得钻孔的密集程度达到设计标准。并且，根据计算确定，此次施工的一序孔间距5m，二序孔间距2.5m。还要注意灌浆过程应由上而下进行，并且为保障灌浆质量，每孔灌浆次数应在两次以上。

4.3.6 补灌

灌浆孔的具体位置可以根据泥浆的实际扩散情况安设。在当前的地层条件下，泥浆的扩散情况受限于浆料本身性质和灌浆操作。若排空效果不能满足灌浆前提，应设置三排孔进行多孔灌浆。采用三排孔灌浆可以使得泥浆主体的厚度过关，并且避免了因钻孔不够密集带来的强度不足问题。

5 施工质量控制

5.1 选取压力灌浆的形式

此次施工还涉及了卵石地层。这种地层的渗水能力强，为了确保灌浆质量，特采用敞开式的桩端压力灌浆技术。这样使得卵石地层的保浆能力提升，节省了施工成本。与闭式桩端压力灌浆技术相比，施工过程更加简单，工作压力低，更适合较长桩体的灌浆施工。

5.2 选用灌浆材料

上文提及，卵石地层的渗透性强，保浆能力弱。所以灌浆材料的选用是十分讲究的。水泥基材料是卵石层灌浆的较好材料选择。施工过程中，对水泥拌和过程进行控制，以最佳的配合比拌和，确保泥浆的结实率，保证凝结时间和强度。卵石层的灌浆施工常为渗透灌浆。其他的压密灌浆则要相应地减少水灰比，增加泥浆的密度和凝结后的强度。此次施工中的水灰比就较其他施工所用泥浆的水灰比较低，这使得其结石率大大提升。并且要做到上文提及的即用即拌，避免出现泥浆结块现象。

5.3 灌浆过程的控制

本次施工，确定了压力灌浆技术的技术要点在于对灌浆过程的控制和把握。其控制要点有三方面：灌浆所用工作压力、桩顶的上抬量和灌浆用量。对上抬量进行控制可以提升桩体和土层的稳定性。经测量，桩体的上抬量最大不超过四毫秒，本次施工的桩体上抬量选取0.23mm。而灌浆所选压力和灌浆用量直接影响灌浆质量，是控制灌浆过程进行和结束的关键参数。在渗透灌浆施工过程中，灌浆压力小，但是泥浆用量较大，此时就以灌浆用量作为施工结束的控制参数。

6 压力灌浆技术施工质量控制

6.1 压力灌浆形式的选取

卵石层的特点就是透水性比较好，可以选择应用闭式桩端灌浆施工技术的方法，能够有效地进行施工质量的控制，还能够有效地降低材料的成本，实践应用效果非常好。如果有些地区的实际情况并不适宜选择使用闭式桩端的压力灌浆施工技术，比如压浆装置复杂性过高，成本也非常高，或者需要较大的灌浆施工压力才能满足和工程的施工需要，此时应该选择应用敞开式的桩端压力灌浆施工技术方式可以提升总体的施工效果。

6.2 灌浆材料的选用

灌浆技术在具体的施工环节，施工材料是基础，所以在加强质量控制的过程中，应该重视施工材料的质量控制，所以应该做好水泥浆的水灰比控制，还应该保证材料达到工程所需要的胶结能力要求，可以符合工程的技术标准。在工程的实施环节，浆液水灰比的控制极为严格，要组织专业技术人员来实施管理和控制，同时应该满足当地的卵石层的渗透率方面。此外，压密灌浆施工技术在具体的应用环节，如果设备满足使用要求，可以尽量地实现水泥浆的优化配置。浆液制作环节，应该适当加入一部分的膨润土外加剂，要严格控制该材料的加入比例，保证浆液具备比较高的流动性和稳定性。为了能够保证施工效率得以提升，在施工材料运输到现场之后，但是要保证运输时间在合理的范围内，不能故常，避免在运输阶段而导致出现结块、变质等问题，在进入到现场之后材料的质量符合施工标准[4]。

6.3 灌浆过程的控制

在工程的实施环节，应该加强灌浆施工的质量管理，要做好浆液的压力、浆液使用量。水灰比等各项技术参数的控制。桩顶上抬量的控制就是要确保桩体与土壤摩擦力达到规定的要求，最大上抬量是4mm，本次工程中则为0.32mm。灌浆施工压力与灌浆量对于最终的灌浆施工效果影响最为直接。因此，在灌浆作业施工环节，应该严格控制浆液的渗透率和使用量，保证整个施工结构达到稳定性标准，从而可以最终达到工程的技术标准要求[5]。

7 结语

综上所述，压力灌浆技术能够有效改善路基的强度和渗透性能，尤其对卵石地层的加固灌浆施工有着较大的欧式，可以很好的避免和预防高速公路使用过程中出现的一些沉陷病害。并且灌浆施工的操作过程简单，成本低，效果好。仅仅通过泥浆对路基的填充和压力挤出土层中空气和水的操作就可以很好地实现路基强度提升。除此之外，压力灌浆技术还可以有很大的发展前景，解决其他路面病害问题，提升公路使用性能。