注浆加固处理技术在高速公路路基施工中的应用_黄海.pdf

1引言高速公路路基施工质量较为重要，直接影响着高速公路的整体稳定和安全。在高速公路施工过程中，路基容易产生沉陷问题，研究表明，公路路基沉陷的主要原因有台背回填不均匀且回填过快等，长时间不处治的话容易导致沥青路面产生裂缝病害，直接降低公路的行车舒适性和安全性，并产生较大的维修养护费用，因此，针对路基沉陷问题需采取有效措施进行改善。现阶段，常采用注浆加固技术进行路基沉陷处治，该技术施工效率较高，成本低廉，且效果显著，采用高性能水泥浆液即可完成路基加固，本文基于此原理，围绕路基注浆加固应用原理展开分析，重点研究了注浆加固施工技术要点，并在具体工程中进行应用研究。2工程概况某高速公路建设项目全线长约为87.654 km，设计行车速度为80 km/h，双向4车道设计标准，路基宽度为26 m，路面采用的是高聚物改性沥青混凝土。该高速公路工程所处区域以山地为主，多为低丘陵，岩性主要为石灰岩和千枚岩，地形起伏较大且低缓。通过现场勘测可知，K41+132K41+332段存在路基病害问题，路基病害主要集中于填挖交界处，沉陷问题较为严重和突出，最大沉降为21 cm，严重影响公路行车正常通行。为防止路基进一步沉陷，避免产生更多的路面病害问题，施工单位现决定采用注浆加固的方式进行路基处治，本文对注浆加固路基处治施工技术要点进行研究分析。3路基沉陷及注浆加固机理研究3.1路基沉陷原因3.1.1纵向开裂高速公路路基在经过一段时间的运营后，路基通道的台背两侧存在不均匀沉降现象，进而导致路面产生一定的纵向裂缝问题，外加行车荷载的不断作用，使沥青路面裂缝不断发展，若不及时处理，积水会不断渗透至路基以及台背内，引发公路路基沉陷病害。【作者简介】黄海（1979），男，河北张家口人，工程师，从事道路桥梁研究。注浆加固处理技术在高速公路路基施工中的应用Application of Grouting Reinforcement Treatment Technologyin Subgrade Construction of Expressway黄海（张家口路缘公路工程有限责任公司，河北 张家口 076250）HUANG Hai(Zhangjiakou Luyuan Highway Engineering Co.Ltd.,Zhangjiakou 076250,China)【摘要】为研究注浆加固处理技术在高速公路路基施工中的应用，改善路基不均匀沉陷变形问题，论文结合实际工程，分别对路基沉陷病害以及注浆加固机理进行阐述，并重点对注浆加固施工技术要点进行分析。研究结果表明，采用注浆加固技术可有效缓解及改善路基沉陷病害问题，同时能预防路基不均匀沉降变形的发生，并可提高路基的整体平整性。【Abstract】In order to study the application of grouting reinforcement treatment technology in the construction of expressway subgrade,improve the problem of uneven subgrade subsidence and deformation,combined with practical engineering,this paper elaborates theroadbed subsidence diseases and grouting reinforcement mechanism,focuses on the analysis of grouting reinforcement constructiontechnology key points.The research results show that the grouting reinforcement technology can effectively ease and improve the roadbedsubsidence disease problem,at the same time,it can prevent the happening of the roadbed uneven settlement deformation,and improve theoverall smoothness of roadbed.【关键词】高速公路；路基沉陷；注浆加固；施工技术【Keywords】expressway;subgrade subsidence;grouting reinforcement;construction technology【中图分类号】U418.5【文献标志码】B【文章编号】1007-9467（2023）04-0193-03【DOI】10.13616/ki.gcjsysj.2023.04.059Construction Technology工程施工技术193Construction&DesignForProject工程建设与设计3.1.2台背回填料不均匀公路路基产生沉陷病害的一项重要原因为台背发生沉陷，是台背回填料不均匀所致，给公路行车带来较大的安全隐患。一般情况下公路路基台背回填料以5%的水泥土为主，水泥土可以稳定台背内的砂砾材料，而当水泥土的级配设计不当、掺量设置不合理以及拌和施工不均匀时，水泥土的稳固作用会受到较大影响，长期的积水侵蚀和荷载作用影响下则会导致路基沉陷的发生1。3.1.3回填过快、碾压不足高速公路运营阶段产生路基沉陷的主要原因包括：在路基施工过程中其压实不足或回填过快；公路路基在施工阶段中由于外界环境的影响，路基通道台背两侧开挖埋设管道后其基坑与管顶会存在压实不足现象；由于回填过快，台背处回填土的稳定性和结构强度不足，长时间影响下路基会存在不均匀沉降问题2。3.2注浆加固作用原理采取注浆加固措施可以有效解决路基沉陷问题，同时能抵御路基的进一步沉陷。采用注浆加固技术能将原本的回填土路基改善为复合式路基结构，提高路基的整体承载能力和结构强度，抵御路基回填土体产生压缩变形，路基土体固化后其侧向位移减少。注浆加固技术工作步骤是先进行路基钻孔，把一定配比的浆液按一定压力灌至路基土体中，将路基土体内的孔隙填充并将多余的水和空气挤出，提高路基强度的同时降低土体孔隙比。现阶段路基注浆加固应用中常用到的注浆形式多为渗入性注浆、压密注浆以及劈裂注浆3种，注浆加固技术的主要工程特性可归纳为：（1）将路基土体内的孔隙进行填充，防止沉陷病害进一步扩大；（2）施工成本较低，采用的设备较简单；（3）施工工期较短，可实现快速处治，同时具有一定的环保性；（4）加固和改善效果明显3。注浆加固根据加固原理不同，共可分为劈裂、渗透、压密加固3种方式，具体如下。3.2.1劈裂加固技术及机理劈裂作用主要指将浆液通过注浆孔向土体施加压力，当附加压力超过土体抗拉强度时，土体会朝着注浆方向产生剪切破坏，土体中的裂缝和孔隙会扩大，形成新裂缝，进而使得浆液的扩散距离增加，可与土体构成完整骨架。劈裂加固技术中对注浆压力的要求较大，而不得超出规范范围，以免路基路面结构产生破坏，注浆压力控制在约0.2 MPa为宜。3.2.2渗透加固技术及机理与劈裂注浆技术相比，渗透注浆技术是采用较低的注浆压力使得浆液可在土体孔隙内进行渗透，挤出土体内的水和空气，并与土颗粒产生化学反应，进而提高土颗粒之间的胶结能力，提升土体的抗渗性能和结构强度。由于渗透加固技术中注浆压力较低，浆液的加固效果和扩散距离与土体密实度和渗透性有关，土体的渗透性能越高对应的浆液扩散能力越强。3.2.3压密加固技术及机理和劈裂注浆技术以及渗透注浆技术相比，压密加固技术的注浆浓度较高，采用一定压力将注浆液从注浆孔强行挤向土体，浆液不会透过土体裂缝，而是自下而上地构成桩式柱体，不会与土体产生混合，使得土体的密实度增高，注浆泡较远区域土体会产生塑性变形，而附近的土体会产生弹性变形，进而提升土体整体强度。压密注浆施工过程中，随着浆柱体积不断增大，土体受到的压力会逐渐变为竖直方向，基础的加固效果也越来越显著，注浆泡形成之后，其半径与注浆压力成正比，当注浆上抬力超过上层附土的自重时，其注浆压力则不再变大，进而停止注浆，完成最终的注浆加固效果4。4路基注浆加固施工技术要点分析4.1注浆钻孔设计开展注浆加固施工作业前，首先需对地形岩性进行现场勘探，并出具相应的施工图，明确注浆加固施工的深度、长度及宽度，以确保注浆加固质量。本项目设计注浆加固长度、宽度以及深度分别为19 m、7.4 m、9.2 m，注浆孔间距确定为2 m，孔位布设方式选用等边三角形形式，钻孔顺序确定为由外孔至内孔。4.2注浆加固准备注浆加固前对相应的原材料及机械设备进行准备，具体准备事项如表1所示。本项目路基加固采用 的 水 泥 浆为PO 42.5型号的普通硅酸盐水泥，通过性能检测得出选用的水泥浆无变质或结块现象，并设定其水灰比为0.82，注浆采用的压力控制在0.50.7 MPa。4.3浆液配置将水泥灰和水按照设定的配比分别倒至搅拌机内，并进行充分拌和作业，规定浆液的搅拌时间不得低于3 min，作业人员持续观测，当无明显沉淀现象产生时即可停止搅拌，将制得的浆液均匀倒至专门桶内进行存放，在后续进行人工搅拌，以免桶内产生浆液沉淀结块5。1944.4注浆提前按照指定的压力参数来调设注浆机，结合设计好的注浆宽度、深度及长度进行操作，可根据当地实际天气、温度情况来适当调整注浆压力，但应控制整体注浆压力在0.50.7MPa。注浆操作严格按照设计要求和规范要求展开，并报于监理单位验收。4.5终孔标准及封孔在标准压力的前提下钻孔注浆量低于1 L/min时，应稳压并持续3 min，待压力趋于稳定时则表明注浆完毕，即可停止注浆，并迅速将注浆套管拔出，再采用细砂混凝土对钻孔进行封闭，接着进行下一孔位的注浆施工，值得注意的是，每一孔位注浆完毕后应对注浆机等设备进行彻底的清洗，避免遗漏的浆液凝固能影响下一孔位的正常施工。4.6路基沉陷处治质量分析4.6.1弯沉检测针对路基沉陷处采用注浆加固技术进行处治后，结合检测区域处的面层、基层以及垫层弯沉分别进行检测分析，具体检测结果如表2所示。表2数据表明，采用注浆加固技术进行处治后，面层、基层以及垫层弯沉均满足设计规范要求，可有效起到缓解及改善路基沉陷病害问题的作用，同时能预防路基不均匀沉降变形的发生。表 2公路结构层弯沉检测结果桩号代表弯沉 L 平均值/0.01 mm起始桩号终点桩号面层垫层基层K41+250K41+450K41+650K41+850K41+450K41+650K41+850K42+0501718171817182018161717164.6.2平整度检测采用注浆加固技术进行路基沉陷处治完毕后，施工人员及时选用3 m直尺的检测方法对路基平整度进行现场检测，并直接对处治情况进行肉眼观测，汇总得出的平整度检测结果如表3所示。表3数据表明，采用注浆加固技术进行路基处治后，平整度随着时间的推移基本趋于稳定，且各平整度指标均满足设计规范要求，因此可得出，注浆加固技术施作后可有效提高路基的整体平整性。表 3平整度检测结果桩号平整度检测平均值/mm起始桩号终点桩号1 个月后4 个月后6 个月后K41+150K41+350K41+550K41+750K41+350K41+550K41+750K41+9501.11.11.11.01.51.51.61.51.81.71.61.65结语路基沉陷病害在高速公路建设中比较常见，目前采用的处治技术也较多，本文重点提出一种注浆加固处治技术，围绕注浆加固技术的工程特性以及施工技术要点进行论述，以弯沉值和平整度为检测标准进行处治评价，研究表明，采用注浆加固技术能有效改善路基沉陷问题，提高路基整体稳定性和结构强度，具有一定的可行性能和实用性。【参考文献】1李博.注浆加固处理技术在高速公路路基施工中的应用J.交通世界,2022(7):112-113,116.2王永忠.注浆加固施工技术在高速公路路基沉降工程中的应用J.交通世界,