试论压力灌浆技术在公路工程路基沉陷施工中的应用.pdf
连子明 王志明 白杰
摘 要： 我国公路建设行业的迅速发展，对我国国民经济经济的增长也起到了良好的推动作用。在公路建设过程中，路基施工是最为重要的一个环节，因为路基质量对整个道路的正常运行影响巨大，但在公路建设过程中还受到诸多外部因素影响，导致公路路基出现较为严重的沉降现象，该问题的产生，不利于公路运行安全，所以一定要对该问题引起高度的重视。为此，本文在充分了解灌浆机理的基础上，对公路工程路基沉陷施工中压力灌浆技术要点进行了分析与探讨。
关键词： 压力灌浆技术；路基沉陷；灌浆机理
当前，随着社会进步和经济的不断发展，公路在我国经济建设中占据着越来越重要的地位，而作为道路施工重点和道路基础的路基也越来越受到广大施工企业和单位的关注。在公路工程施工过程中，由于受地质、水文等因素的影响，导致公路工程路基沉陷问题加重，给公路的使用寿命和功能的发挥造成了极其不利的影响。因此，如何科学合理地运用压力灌浆技术，有效地提高公路施工工程质量，减少和避免公路工程路基沉陷问题，延长公路使用寿命是我国公路施工企业和单位亟待解决的重要问题。
一、灌浆机理
压力灌浆技术是利用压力将能固结的浆液通过钻孔注人岩土孔隙的裂隙中，从而改善被加固体物理力学性能的一种处治方法。其原理是浆液注人被加固体后以填充、渗透等方式，挤出土体颗粒或岩石裂隙中的水分和空气并充填其位置，浆体凝结硬化后则将原来松散或不密实的土体胶结成整体，形成一个有较高强度、较好的水稳定性及化学稳定性的结构整体。灌浆处治具有加固施工速度快、处治后见效快、施工地形限制小、经济性好等优势，逐渐在路基病害处治中得到推广应用。
二、路基沉陷原因
公路投入运营后，路基受到随深度增加的自重应力和地下毛细水上升造成的侵湿作用，同时车辆荷载造成的振动也会随路面、路基的刚度增加而向下更深的传递，甚至可传递到填土以下的原地面土层内而造成压缩变形，继而产生沉降等早期破损，一旦出现则会在一定程度上影响行车效果，并会增加维修费用，导致路基沉降的原因较多，主要沉陷原因，有以下几点：
1、路基填筑高度较高，在施工中未按要求进行压实而发生沉陷。
2、路基在坡度陡于1：5 的坡度上填筑路基，由于基底处理不彻底而造成路基下陷。
3、桥涵通道等构筑物与路基衔接处由于所用材料不当或未能充分压实，造成路基下沉。有时由于沉降值较大，即使在桥头增加了桥头搭板也不能完全解决桥头跳车的不良问题。
4、由于公路施工周期短，为了赶工期，在路基施工中土壤含水量较大，地下水位较高，可利用的土方很少，许多都是在水中捞泥进行晾晒，然后填筑路基，施工时为了赶进度，往往就缩短了土的晾晒时间，路基中含水量大于最佳含水量，填上无法达到压实要求。
5、施工路段内土壤含有泥沼土、腐殖土等劣质土，或填石材料的规格不一，性质不匀均会导致填石间的孔隙过大，会产生后期造成倾向约束力性能差，当存在荷载时则会产生土体颗粒倾向移动，继而破坏结构布局，降低结构强度，最终导致沉陷；施工中所用填料的分界部位没有明显分界，或没有挖台阶均会造成交界部位由于材料不同而其结构和性质不同，承载力也不同，在荷载作用下会产生不均匀沉陷。
三、公路工程路基沉陷施工中压力灌浆技术要点
在处理公路路基沉陷灌浆过程中，可选用压密灌浆的方式对较低强度的淤泥层进行施工，选用劈裂灌浆的方式对硬度较高的亚粘土进行施工，选用渗透灌浆的方式对砂砾层进行灌浆作业。在灌浆方式选择中有时可以一种方式地应用，也可以几种方式一起应用。通常情况下选用直接打入式作为注浆的方式，也就是选用43毫米的花管直接打入，选用三角形止浆塞作为孔口止浆方式。
1、浆材配合比设计
依据相关灌浆经验及数据显示，通常选用水灰比为0.8：1到1：1作为水泥浆配合比进行浆液的配比，也可以选用0.8：1到1：1作为水泥粉煤灰浆的配合比，但其混合料中必須有20%到30%左右的粉煤灰。
2、压力灌浆边界范围
注浆范围确定中必须包含以下几个方面：处理公路长度中轴线的方向、宽度要在平面上确定，注浆深度要在纵向上确定。在处理软弱地基注浆过程中，标准应为承载力f在200kpa以上及沉陷量f超过30厘米，公路中轴线方向上的长度进行有效确定，并将路堤底部宽度作为横向处理宽度。
3、浆液扩散半径确定
作为压力灌浆施工的重要参数，浆液扩散半径直接影响着灌浆整个工程量及造价，可以利用现场注浆试验来对地基条件复杂及计算参数选准难度大的情况进行有效确定。如果浆液呈现柱状扩散，试验资料不全的情况下，可以将不同工程地质条件下土的渗透系数作为参考依据，进而得出浆液扩散半径的推荐值。
4、注浆孔的布置方式
布置注浆孔必须使相邻注浆孔的作用范围存在重合部位，促使需进行加固的路基成为一个完整的受力体。单排孔布设与多排孔布设都是注浆孔布置的重要方式。
5、注浆量的确定
将灌注半径内圆柱体孔隙的总体积作为灌浆量的体积，浆液在灌浆过程中有时不能将土体内的孔隙完全填充，部分浆液含水的孔隙填充效果更差。在计算浆液量时，一般在理论值上要乘以在1以下的数值，但具体作业中，尤其是单孔灌注量中的I序孔灌注量常常在理论计算值以上，II序孔的灌注量则在理论计算值以下，进而对单孔灌注完成的标准造成极大的影响。对单孔灌浆量取值起决定性影响的因素主要有灌注地层的连通性、灌注浆液的坍落度及土体的孔隙率等。将单孔注浆作为实际施工时的标准，其计算公式可以定为：
Qi=0.25nR2
其中，单孔设计灌浆量定为Qi，灌注量计算半径定为r，取0.6D-0.7D为I序孔（设计孔距为D），取0.3D-0.4D为II序孔。
6、袖管注浆施工
按照浆液扩散距离对注浆孔距离进行确定，在地层条件下，浆液参数、注浆参数直接关系着浆液的扩散距离。当单排孔对注浆要求无法满足时，常常会选用三排孔。设计多排孔的原则就是对注浆孔潜力进行充分发挥，进而取得最大注浆体厚度，这种情况下不但不会产生两排孔间搭接紧密度不够的现象，也不会出现过多搭接浪费的情况。
7、灌浆质量检验及效果评估
作为地下隐蔽工程，灌浆工程在施工过程中必须遵循施工规定进行有效施工，为确保注浆工程的整体质量，灌浆高等级公路软弱地基后，必须使其路基承载力在200kpa以上，最大沉陷必须在30era以下。利用静载试验、钻孔取芯标贯试验、深槽开挖检查及弯沉试验，对填充灌浆施工范围内杂填土层空隙的有效性进行验证，充分压密及填充粉、细沙层，提高路基承载力，进而实现沉陷控制的目的。
四、结束语
综上所述，随着我国公路工程事业发展速度的不断提升，路基沉陷问题得到了有效处理。压力灌浆技术作为路基沉陷处理的主要技术之一，其施工技术水平地高低将直接影响到工程施工的整体质量。为对路基沉陷情况进行有效控制，施工企业必须重视压力灌浆技术的应用，规范施工工艺，严格按照施工要求进行有效施工，只有这样才能提高公路工程的整体质量，实现其经济效益。
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