刘刚

（中交一公局厦门工程有限公司，福建厦门361021）

1 施工及裂缝产生相关情况说明

贵州镇胜高速K102+150～K102+400段右幅高路堤于2007年3月出现出裂，5月底贵州进入雨季，5月底6月初，工地连续发生长时间强降雨，在连续降雨影响下，雨水沿裂缝下渗，尤其是K102+235.43涵洞的下陷和开裂，导致雨水大量沿缝隙下灌，造成滑移进一步加剧，使路基边坡最大下沉量达2～3 m，路槽顶面右侧最大下沉量在1 m左右。为防止滑移的进一步加剧，6月9日，总监办采取紧急措施，要求该标段对滑坡进行卸载处理。7月份进行了滑坡处理设计，在路堤坡脚共设抗滑桩38根，间距5～6 m，顶部采用系梁连接。由于K102+235.43设有一过水拱涵，该涵洞右半幅7节管节出现较大范围的沉降、倾斜和侧移，基础灌水严重泡软，对变形较大的7节拱涵要求拆除重做，考虑到今后基础存在不均匀沉降，对基础进行了钢管桩加固处理。 管桩桩径14.7 cm，间距1.53 m，要求嵌入弱风化岩石层不小于50 cm。

施工单位为保证业主提出的 “确保2007年年底镇胜线通车”的目标，投入了比正常多一倍的人力、物力、财力，最终于2007年12月10日左右完成所有抗滑桩、拱涵及路基回填施工，路基通过验收后随即路面施工单位开始进行底基层、基层及路面的摊铺施工。

2008年3月初路面K102+200～K102+270段右侧逐渐出现裂缝，当时最大错台高度3 cm，路堤边坡的防护也出现不同层度的开裂，涵洞也出现下沉，最大下沉高度近20 cm （见图1，图2）。出现裂缝后施工单位加密观测周期，发现涵洞沉降从3月初后基本没有发生变化，涵洞的沉降主要发生在3月份之前。

图1 路基开裂与沉降实景

图2 护栏边缘开裂实景

2 高路堤路面开裂的原因分析

2.1 路基整体稳定性分析

原高路堤滑坡设计采用抗滑桩处理，抗滑桩桩底按自由支承条件计算，桩顶变形只考虑土压力,为4.8～6.5 cm，同时考虑滑坡推力最大变形为8～11 cm，从抗滑桩桩顶变形观测资料 （见图3）来看，大多已经稳定，到目前为止，最小变形量为1 cm，最大为6.5 cm，均在正常范围，路堤基础稳定。所以抗滑桩的变形不是路面开裂的主要原因。

图3 抗滑桩位移曲线图

2.2 涵洞基底变形

涵洞基底采用钢管桩进行处理，钢管桩桩径14.7 cm，内注C50水泥砂浆，间距为1.53 m，管桩桩长20 m，钢管桩属刚性桩，本身没有多大的变形，根据后期的抗滑桩挖孔记录，桩端主要位于煤矸石层，桩端持力层较差，管桩由于管壁极光滑，不能按摩擦桩进行设计，设计按嵌岩进行考虑，由于工期很紧，未对桩长进行加长，引起涵洞基础沉降变形较大。自路堤填筑完成后，仍发生逾2 cm的变形 （见图4）。涵洞沉降是路面变形的主要影响因素，涵洞沉降又主要由管桩桩端持力层强度不够引起。

图4 涵洞基底变形曲线图

2.3 路堤本身的沉降

该段路堤处于软土路段，因施工工期要求太紧，导致路堤填筑速度稍快，一方面，该段路堤受涵洞基底漏水软化影响，软基的性质比其它段落更差，路堤填筑速度快，使它无法得到有效固结；另一方面，由于路堤高度大，左侧路堤沉降已基本完成，路堤自身除存在较大的沉降变形，存在左右侧路堤的差异沉降 （不均匀沉降）。路堤的快速填筑不利于沉降的消除，并对差异沉降起放大作用。

2.4 路面排水不畅

该段上游处于超高排水段，但路面施工单位未按图纸对超高排水进行施工，5月份贵州进入暴雨季节，路面水沿裂缝下灌，造成裂缝不断加大，裂缝范围也由K102+200～K102+270扩大到K102+200～K102+400。这是该段需要彻底处理的主要原因。

3 高路堤开裂的处理方案

为及时对该裂缝进行处理，保证该段路基的稳定性，业主、监理及设计方一致认同采用钢花管注浆技术对该段路基进行加固，并强制要求路面施工单位尽快按设计完成超高排水施工。注浆分两步进行，第一步对涵洞左右两边的边坡进行钻孔注浆，钻孔深度达到涵洞底部；第二步对开裂路面进行注浆固结处理。

下面简单介绍一下钢花管注浆技术应用于路基加固的原理及施工工艺。

3.1 钢花管注浆技术

3.1.1钢花管注浆的加固机理

注浆钢花管技术是通过注浆技术将水泥浆液渗透进基底土体中，有效改善土体的物理力学性能指标，形成止水帷幕，形成强度较高的水泥土，提高地基的变形能力，减少不均匀沉降。注浆后钢管留在土体中，给基础提供一定的锚固或阻滑作用。两种作用结合起来有效提高了基底的整体稳定系数。

水泥注浆是用水泥浆液，通过压浆泵、注浆管均匀地注入土体中，以填充、渗透和挤密等方式，驱走土颗粒间的水分和气体，并填充其位置，通过水泥中所含矿物与土体中的水土分别发生水解、水化反应，以及团粒作用等，形成悬浮胶体和团粒、硬化后形成强度大、压缩性小和抗渗性高、稳定性良好的水泥土。水泥土结硬后，土体的空隙率和含水率降低，密度加大，同时由于水泥土挤压土体，使地基抗变形能力增加，提高了变形模量，从而防止或减少不均匀沉降。土体空隙率降低后还提高了土体的抗渗性能，减少地下水波动压力的影响。

3.1.2钢花管制作技术

注浆钢花管采用外径Φ89 mm，壁厚2.5 mm的无缝钢管。钢管连接采用套管焊接。套管焊接时接头钢管用Φ102 mm，壁厚6 mm的无缝钢管制作，长12 cm，钢花管从两端紧密插入套管内，再沿套管顶端周围焊接。同一截面处的钢管接头数量不得超过钢管总数的50%，接头处的焊缝质量应符合相应技术标准。

钢花管在碎落台以下部分沿钢管轴线每隔4 cm，沿钢管径向每旋转45°钻Φ6 mm的注浆孔，注浆孔沿钢管四周呈螺旋状布置，注浆孔用特制胶带或凝胶密封，如图5所示。

图5 钢花管加工示意图（单位mm）

沿管身每2 m焊接3根Φ8 mm的定位钢筋，使钢管保护层厚度不低于2 cm。

注浆钢管的底部用5 mm厚的钢板封闭，钢板中间再钻孔，将穿过钢管中间的小注浆管从该孔中穿过，孔壁周围孔隙用玻璃胶封闭，伸出钢管的注浆管端头用U型钢筋焊住，防止小注浆管被孔底顶住封死；注浆钢管上部管口制做安装一个密封性好并可方便拆卸的注浆口。注浆口必须装控制阀，可让注浆钢管内的水泥浆保持稳定压力。

3.1.3钢花管注浆技术

为了提高钢花管注浆的效果，在边坡开挖平台，在平台上施工钢花管注浆。拱涵基础以上部分为空桩 (钢管不钻花孔)，待钢花管注浆完成后，将边坡修复至设计位置并将空桩截去。注浆前必须提前对孔口进行封口，封口结构尺寸为0.5 m×0.5 m×0.5 m，材料采用掺入速凝剂的水泥浆，以提高凝结速度及强度，封口时预埋一根排气管。第一阶段注浆采用5:1水泥浆，注浆后待孔内的残积水溢出孔口后即可，如图6所示。

图6 第一阶段注浆示意图

第二阶段注浆是在第一阶段水灰比为5：1的水泥浆注入完成后，分别采用3、2、1三个等级的水泥浆，采用全孔一次压入式注浆。待第一阶段注浆稳定后，再对排气孔进行封口，进行第二阶段钢花管孔内的压浆，终孔注浆压力应稳定在0.8～1.0 MPa。当压力达到并稳定一段时间后，将管口的控制阀门关闭，拆除注浆管，见图7所示。

3.2 施工工艺及注意事项

3.2.1施工工艺流程

布孔—钻机就位—成孔—浆液检测、配制—疏通管路—检查仪表—注浆器—下止浆塞—灌注结束—封孔—清洗泵体、管路—妥善处理剩余浆液。

3.2.2注意事项

（1）钻孔：采用潜孔钻钻进，最小孔深不得小于设计深度0.1 m，若遇空洞或岩层变化发生掉钻、坍孔时，应详细记录。

（2）安装注浆钢花管：按设计要求安设注浆钢花管，钢花管尾部应切割平整并打磨，保证与注浆管的紧密联接。

（3） 注浆压力：初压0.2～0.4 MPa， 终压0.8～1 MPa。注浆参数，应选一个孔做进行现场注浆试验，根据实际情况确定注浆参数，指导现场施工。

（4）浆液变换：灌浆浆液应由稀至浓逐级变换。水灰比采用5、3、2、1四个比级。浆液变换原则：灌浆时间已达30 min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应改浓一级水灰比；当注入率大于30 L/min时，可根据具体情况越级变浓。

（5）灌浆结束：预注浆各段进浆量小于20～30 L/min，或总灌注量与设计数量大致相等，到设计终压后稳定10 min及检查孔吸水量小于1 L/min。

（6）注浆方式：采用全孔一次压入式注浆。

4 结语

该段路基开裂钢花管注浆加固处理工程已经完工两年了，处理完后该段路基未出现明显沉降，整个路基胶结成板块，经过两次雨季的考验没有产生新的裂缝，效果较好。贵州地形起伏大、气候多变，雨水较多，土质较差，且小煤窑、溶洞等较多，导致路基滑坡、开裂现象较多，需要广大建设者寻找更多、更新、更合理、造价更低的新方法。

[1]王星华.地基处理与加固 [M].长沙:中南大学出版社,2002。

[2]JTG F10-2006，公路路基施工技术规范 [S].