化学灌浆技术在桥涵台背路基沉降治理中的应用

黎春伟

【摘 要】桥涵台背路基下沉是高速公路常见的质量通病之一，导致行车跳车，影响行车舒适和安全，必须及时修复病害，确保高速公路安全畅通。文章结合G75兰海高速南宁至南间段桥涵台背路基下沉化学灌浆治理的工程实践，分析病害产生的原因，介绍化学灌浆的原理、灌浆材料、设备选用、施工工艺、质量检查、加固效果评价等。

【关键词】高速公路;桥涵台背;路基沉降;化学灌浆

【中图分类号】U416.2;U418.6【文献标识码】A【文章编号】1674-0688（2020）07-0093-03

0 引言

路基化学灌浆就是在确定下沉路基定孔、钻孔、安装灌浆管后，通过灌浆机器设备在一定的压力下把混合料配制的灰浆灌注到路基，通过“围、挤、压”的施工工序，把路基的空隙和软弱层填充密实固结并抬升沉降，达到加固公路路基路面和消除桥头跳车病害的目的。路基化学灌浆的养护技术具有施工时间短、开放交通时间快、成本低、占地面积小、生态环保等特点，灌浆效果良好，是公路养护维修经常使用的处理方法。

1 桥涵台背路基下沉的原因

（1）由于施工面积小，无法使用压路机碾压，主要采取强夯及人工夯，因此桥涵连接路基压实度难以达到设计要求，容易造成路基下沉。

（2）工程质量原因：施工中使用材料把关不严或不按技术规范分层压实或漏压，导致压实度未达到要求而造成路基沉降。

（3）地基處理不符合要求导致承载力不足，在车辆荷载作用下容易造成路基下沉。

（4）路基压缩固结沉降，随着时间的变化，填土较高的桥涵连接路基也可能产生沉降。

2 路基化学灌浆的原理

通过灌浆设备在一定的压力下把混合料配制的灰浆灌注到路基，通过“围、挤、压”的施工工序，把路基的空隙和软弱层填充密实并固结，改变土体结构而形成新的地质土，提高路基填土的力学强度，达到补强加固的作用，同时在压力的作用下适当抬升抬平路基路面，消除路基下沉引起的明显跳车。

3 桥涵台背路基下沉的确定

（1）台背路面轻微沉降：沉降值≤2 cm，有轻微跳车现象。

（2）台背路面沉降较大：沉降值>2 cm且≤5 cm，桥头跳车明显。

（3）台背路面明显沉降：沉降值>5 cm，桥头跳车严重。

4 工程概况

G75兰海高速公路K1990+532—K2040+900路段于1998年12月前建成通车。K1993+900—2039+250路段于2013年1月广西沿海高速公路改扩建工程进行6改8车道施工，并于2015年9月交工验收合格后交付沿海高速公路分公司管养;K1990+532—K1993+900路段于2015年3月进行6改8车道改扩建施工，并于2016年7月交工验收后交付运营公司管养。通车2～3年后发现如下桥涵台背路基沉降的病害。

（1）G75K1991+722明涵通道上行两端台背路基路面沉降较大，沉降值>2 cm且≤5 cm，桥头跳车明显，路面积水，两端台背均出现路面裂缝，该通道为新建明涵通道，间距10 m左右的旧通道因不满足行人行车的原因被废弃，经勘查判断是台背路基的压实度不足导致路基下沉。

（2）G75K2015+036明涵通道下行两端台背路基路面轻微沉降，沉降值<2 cm，有轻微跳车现象，两端台背均出现路面裂缝。该通道为新建明涵通道，间距10 m左右的旧通道因不满足行人行车的原因被废弃，经勘查判断是台背路基压实度不足导致路基下沉。

（3）G75K1993+936明涵通道下行两端台背、上行南宁端台背的路基路面轻微沉降，沉降值<2 cm，有轻微跳车现象，台背均出现路面裂缝，经勘查判断是台背路基压实度不足导致路基下沉。

（4）G75K1997+430那马互通立交跨线桥下行南宁端台背路基路面轻微沉降，沉降值<2 cm，有轻微跳车现象，台背出现路面裂缝。

针对上述桥涵台背路基下沉的病害，考虑场地施工条件，本着安全、治理彻底、经济合理、轻重缓急等原则，在2018年8月和2019年8月的桥涵台背下沉路基治理专项工程中均采取了化学灌浆技术的处理方法进行治理。

5 路基深层灌浆施工准备

5.1 施工机械设备

根据工程规模、施工质量和进度要求配置合适的施工机械，其技术性能应满足路基深层灌浆施工的要求，主要的施工设备见表1。

5.2 混合料组成设计

注浆材料及相关指标见表2。

表2中的配比是指水泥∶粉煤灰∶水∶助剂1∶助剂2;其中，助剂1和助剂2为具有早强、减水、微膨胀性能的复合型添加剂材料;水泥是P.O42.5水泥，粉煤灰是干排Ⅱ级以上的粉煤灰，水为人畜饮用水。

6 施工工艺

6.1 工艺流程图

工艺流程图如图1所示。

6.2 布孔

在沉陷路面上布置灌浆孔，采用梅花状分布，孔的间距为1～2 m，排距为3～4 m，具体布孔可根据现场情况适当调整，调平过程中根据现场情况增加灌浆孔。在作边坡加固和桥头台背处理时，外围的两排孔要加密、加深。

6.3 钻孔

采用潜孔钻机或人工成孔技术钻孔，孔的深度根据加固范围确定，孔深2.5～6 m，达到密实土体即可。

6.4 观测

施工过程中做好观测工作，记录灌浆前的观测工作，测量并记录路面平整度及灌浆孔深，拉线做好标记，控制好路面横向坡度，保证排水顺畅。在调平过程中拉线标记，随时观测路面抬升量，确保调平后路面的平整度;随时观察灌浆过程中路基情况，如出现浆液冒出路基时，相应的浆孔应停止灌浆，等待路基浆液固结后再继续灌浆，避免水泥浆浪费;调平过程中应逐步抬升沉陷路面，不可一次性抬升到位，防止灌浆过程中出现过度抬升路面造成隆起，形成新的路面病害。

6.5 安装灌浆管

为防止塌孔，成孔后要及时下注浆管，灌浆管底应达到孔底。对于分层注浆，下管时要在灌浆管和两层注浆管上做好明显的标记。在封孔时，要注意保护排气管的畅通。封孔料用水泥、粉煤灰浆体即可（也可以采用水泥砂浆）。

6.6 压浆的顺序

按照先外围、再内部的方法进行注浆。

6.7 注浆压力

注浆的压力要根据现场的具体情况灵活掌握，对于路基加固处理，外围压力要小，内部压力要大，以达到设计要求。根据以往经验，作边坡稳固或桥头跳车处理时外围管的压力与边坡的密实情况相关，压力大时极易造成浆体沿边坡外溢。正常情况下，浆液凝固时间控制在90 s内，压力一般控制在0.5～4 MPa。

6.8 结束灌浆的判断

根据灌浆压力（≥1.5 MPa）、进浆速率、单孔抬升量（≤5 cm）、路面平整度等综合因素判定单孔灌浆的时间。当进浆速率≤5 L/min时，土体已经密实。在灌浆过程中应避免压力过大，单孔抬升量不宜过大，防止超抬引起新的路面病害。

6.9 封孔养生

在压浆后1～2 h，将堵孔的钻芯取出，用速凝水泥修补料将孔封好，刮平，其中封孔时的深度应在10 cm以上，并及时对场地进行认真清扫，保持路面整洁。灌浆完成后，应有足够的养生时间，确保在开放交通时浆体有足够的强度。养生时间应在完成灌浆4 h后方可开放交通。

7 施工质量检验

（1）所用的主材料要有合格证和相关资料。

（2）观察法：观察路面的情况，要求完工后的路面整洁，行车无明显跳车。

（3）测量法：测量路面的平整度，要求灌浆范围内用15 m拉线，线与路面的间隙≤15 mm。

8 加固效果评价

以2018年和2019年G75兰海高速南宁至南间段桥涵台背路基下沉治理工程采取的深层路基化学灌浆处理为例，具体应用效果总结如下。

（1）路基深层灌浆后原有的沉陷被抬起，路面整洁平顺，原桥涵台背路面裂缝宽度明显减少或消失，灌浆范围内15 m拉线，线与路面的最大间隙≤10 mm，行车跳车消除或不明显。

（2）路基已经得到了进一步的挤密填实，在对原路面裂缝等病害修复后，在一定时期内不会产生新的沉降。经过3～12个月的观测，桥涵台背路基稳定，尚未出现沉降及桥头跳车的现象，治理效果良好，为类似下沉路基加固提供借鉴经验。

（3）加固效果表明，化学灌浆技术在桥涵台背路基下沉的病害治理中不损坏结构物的情况下施工方便、快捷，加固抬平路基，恢复路基功能，消除桥头跳车，效果良好，社会效益和经济效益显著，是治理桥涵台背路基下沉及桥头跳车的有效方法之一。

9 文明施工，避免污染高速公路环境

施工过程中应及时收集现场垃圾，清扫、冲洗路面，保持施工段内的路基、路面的整洁，建筑垃圾应放置到指定的地点。

10 结语

化学灌浆加固技术因其经济实用性而广泛应用于公路路基沉降治理中，能有效地让下沉路基路面的病害得到及时治理，达到提高公路质量、降低养护成本的良好效果。本文是笔者在G75兰海高速公路南宁至南间段桥涵台背路基下沉化学灌浆专项工程管理的实际工作中总结的一点体会，希冀给同行或類似工程带来一些意见及参考。

参 考 文 献

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