软土路基沉降病害治理的注浆加固技术及其试验研究

齐剑军 张宇 邰志海

摘要：注浆加固技术在软土路基中的广泛应用，有效解决了路堤填方沉降、开裂和地基软弱坍塌等病害，提高了软土路基安全性和使用寿命，对新建或改建软土路基具有重要意义。

关键词：软土路基;沉降病害;注浆加固技术

近年来，我国道路建设项目的数量和质量都在不断提高，施工技术也在不断提高。注浆技术广泛应用于软土路基施工中，提高了道路安全性与使用寿命，大幅降低了后期维护费用，对软土路基建设具有重要意义。

一、软土路基沉降

软土路基是指常见的一种特殊地区路基。沉降在建筑物荷载作用下，地基土因受压缩引起的竖向变形或下沉。均匀沉降一般对建筑物危害小，但过大时会使建筑物高程降低而影响使用;不均匀沉降对建筑物危害大，会使建筑物产生附加应力而引起裂缝，甚至局部构件断裂，危及其安全。沉降会造成建筑物下沉及破坏;造成路面高低不平，从而影响交通运输。

二、传统注浆加固技术

1、强夯法处理路基沉降。强夯法能在短时间内对路基土体施加一个巨大冲击能量，强夯法对路基加荷作用能在短时间内完成，所产生冲击通过转化为各种不同波型能量波传递到路基土体内。按强夯产生冲击波在路基土体中的传播特性和对路基土的作用特性，可将夯击产生的波分为体波和面波。强夯法加固路基，避免产生沉降的主要原因是通过夯击对路基施加的冲击荷载，使一定深度范围内的路基土产生动力响应，在一定深度范围内会发生工程特性改变，起到加固路基的目的。

2、土工格栅处理路基沉降。在路基施工中，为减小路基不均匀沉降，可在路基工作深度范围内设置土工格栅来提高路基整体强度，土工格栅能起到加筋作用，也能起到减小路基变形的能力，特别适用于填挖结合部位路基的处理和旧路加宽中的新老路基搭接，土工材料具有较好抗拉伸能力，在土基结构中的加筋作用减小了路基变形能力，能防止土体发生侧向变形，同时土工格栅的内部格子空隙能起到固定路基中较大粒径碎石的作用，能防止不同施工层位在施工中发生的剪切变形。

3、水泥搅拌桩法。水泥搅拌桩在加固软土地基中有着广泛的应用，能有效减小路基不均匀沉降，其主要机理是通过水泥的水化热作用和水泥水化热作用产生的水化物同路基土发生化学反应，从而形成具有一定强度的复合地基，达到加固桩体和提高桩周围土体强度的作用，在很大程度上提高了路基的承载力，对保证路基的稳定性和减少路基沉降发挥着积极作用。目前在施工中常用的水泥搅拌桩有喷浆法和喷粉法，两种不同的施工方法都是通过向路基土中进行打桩，在一定深度范围内将软土和固化剂进行强制性搅拌。水泥搅拌桩湿法和干法的主要区别是所采用的固化剂为水泥浆或水泥粉，结合工程情况，当采用湿法施工时更高更好的控制好水泥搅拌桩中添加水泥的剂量。总体来说，湿法施工质量有保证，成桩长度也比干法成桩长度大，但干法采用粉体作固化剂，不再向地基中附加水分，反而能充分吸收软土自由水，因此，加固后地基的初期强度较高，特别是对高含水量的软土加固效果显著。

三、软土路基沉降病害治理的注浆加固技术

1、劈裂注浆加固技术

1）产生病害的原因。①剥蚀坍塌。该现象通常发生在高等级道路中，其原因是这种道路路基通常为高填路堤，易受风力、流水冲击作用，泥石流等自然灾害会产生剥蚀作用，从而破坏软土路基，使其变形。若不采取切实有效的维护措施，将导致路面开式变形，使道路无法正常通行。②浸水引起的沉陷。这通常发生在降雨频繁区域，在这些地方，雨水积于地面，若排水系统不流畅，雨水将渗入软土路基，加之路上行车载重、土体本身重量、水温变化等因素，若不及时采取措施，将降低其承载力，造成沉陷，损坏路面，导致开裂。③剪切拉裂。此现象因素为：在行车产生的振动荷载重或土体自身产生重力作用下，高触变性软土会反映出很大的流变特性，导致软土向外移动，若不能及时采取相应措施，路基将产生沉降，且沉降不均匀，致使发生开裂等病害。

2）劈裂注浆加固技术特点。①该技术在施工中不需开挖路基土体，不会破坏道路结构，对正常交通影响小，具有无阻碍、创伤小、施工范围窄等特点;②施工时间短，效率高，交通恢复快;③施工工艺相对简单，易于控制，在施工人员管理上实现精细化管理模式，为提高施工质量提供了有力保障;

3）作用机理。该加固技术以非开挖形式进行，主要机理是利用外力将浆液注入路基土体中，使浆液对其产生附加压力，随着该压力的增加，土体最小主应力面将形成剪切式裂缝，此时注入的浆液将沿新产生的裂缝迅速扩散;当浆液连续注入土体时，土体最小主应力将继续增加，注入的浆液将产生更大压力，从而变换最大和最小主应力作用方向，然后产生二次劈裂。二次劈裂后，向土体中注入浆液，形成网状结构式浆液脉络，改善土体结构，达到提高软土路基稳定性和强度的目的。

4）作用效果。当浆液通过劈裂方式注入土体时，浆液将排出土体空隙中的空气和水。同时，浆液中的离子能与土体中的离子交换，通过物理填充和化学结晶等形成网络状结石，强化土体骨架和脉络，形成新的路基结构，具有高密度、高强度和高水稳定性等特点，最终达到提高软土路基稳定性的目的。

2、花管注浆加固技术

1）概述。花管注浆是指将注浆用的花管通过钻孔深入土体的加固层面，经分段注浆法让浆液在外界压力作用下通过花管注入加固地层，这种方式注入的浆液更加均匀，以控制每段浆液含量，并能确保浆液扩散的均匀性。

2）优点。①最大限度地防止软土路基注浆不均匀现象，避免路基不平造成交通事故的發生;②该技术的应用能最大限度地降低投入成本和竣工后的维护成本，实现经济效益的最大化;③缩短了软土路基施工时间，在一定程度上起到了保护环境资源的作用;④该技术施工工艺相对简单，对施工人员要求不高，保证了注浆施工的优越性。

3）加固原理。①改变了土体性质。浆液注入土体后，会发生许多物理化学反应，产生强度较高的胶凝体类混合物质;②起到防渗堵漏作用。浆液注入软土路基后，将填充土体中的孔缝，堵塞水体流动通道，避免水体纵横向流动，减少水体冲击对路基的不利影响;③具有骨架支撑作用，浆液注入软土路基后，其以鱼骨形状凝固在土体中，不仅增强了土体完整性，而且提高了土体密度及强度，起到骨架支撑作用;

4）技术要点。在注浆加固施工中，首次采用静态法。根据分段原则，将注浆花管固定在注浆地层中，然后经劈裂将水泥砂浆注入相应位置，当其深度达到设计要求时，将注浆花管拖延至下一段，重复上述步骤，直至所有待注浆路基均注入浆液。

四、工程实例

1、工程概况。某公路工程技术等级为二级，全长109.57565km。K63+360段为老路改造段，运营至今，该路段左半幅路基已发生下滑与沉降现象，造成路基路面破坏。

2、路基加固方案。由于滑体所在斜坡存在明显的蠕滑错动，所以要根据滑坡治理原则选择治理方案。滑坡治理原则是：技术可行、经济合理、无后患。对于支挡工程位置，应尽可能使用滑体抗滑段抗滑力，以减少支挡结构的荷载。同时，可根据滑坡的具体特征、滑动面埋深和滑坡体特点，分段采取不同整治措施。

参考文献：

[1]常浩.软土路基沉降病害治理的注浆加固技术及其试验研究[J].科技创新与应用，2016（28）.

[2]徐前卫.软土路基沉降病害治理的注浆加固技术及其试验研究[J].土木工程学报，2015（S2）.

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