贾坚华

(山西省晋中路桥建设集团有限公司)

高速公路路基沉降注浆加固处理研究

贾坚华

(山西省晋中路桥建设集团有限公司)

在地质状况复杂地区由于交通量大等原因部分路段出现了路基沉降病害，传统的养护方式在技术性、经济性方面都存在不足。注浆加固能够在不进行开挖的情况下实现对路基的快速加固，就是针对注浆加固技术在路基沉降处理中的应用展开研究。

高速公路;路基沉降;注浆加固

1 引言

在传统的公路路基沉降病害处理中传统的处理方法为对沉降路段进行全翻处理，对路基中的软弱部分进行处理。主要方法包括:换填、强夯、水泥混凝土搅拌桩等。但这些措施主要是适用于新建公路施工。对于建成的高速公路产生的路基沉降病害采用注浆补强技术目前已得到了广泛的应用，特别是在桥头跳车处理中取得了较好的效果。注浆加固技术通过高压将注浆体打入基层结构内部，从而使得产生裂缝和开裂的基础材料重新凝聚在一起，从而保证了基础结构的整体性和稳定性，从而提高了路基的承载能力，消除了路基沉降病害的进一步发生。注浆加固在高速公路路基沉降中应用不需要对公路进行开挖，保证了交通运行的连续性，同时能够实现快速施工，缩短了施工工期。

2 传统注浆加固技术

2.1 强夯法处理路基沉降

强夯法能够在短的时间内对路基土体施加一个巨大的冲击能量，强夯法对路基的加荷作用能够在短时间内完成，所产生的冲击通过转化为各种不同的波型的能量波传递到路基土体内。按照强夯产生的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两种类型。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，使得一定深度范围内的路基土产生动力响应，在一定深度范围内就会发生工程特性的改变，起到加固路基的目的。

2.2 土工格栅处理路基沉降

在路基施工过程中为了减小路基的不均匀沉降可以在路基工作深度范围内设置土工格栅来提高路基的整体强度，土工格栅能够起到加筋的作用，也能够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，土工材料具有较好的抗拉伸能力，在土基结构中的加筋作用减小了路基的变形能力，能够防止土体发生侧向变形，同时土工格栅的内部格子空隙可以起到固定路基中较大粒径碎石的作用，能够防止不同施工层位在施工过程中发生的剪切变形。

2.3 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，能够有效地减小路基的不均匀沉降，水泥搅拌桩的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的沉降发挥着积极的作用。目前在施工中常用的水泥搅拌桩主要有喷浆法和喷粉法两种不同的类型，两种不同的施工方法都是通过向路基土中进行打桩，在一定的深度范围内将软土和固化剂进行强制性的搅拌。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是水泥粉，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的自由水，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，在国外得到广泛应用。

3 注浆加固技术机理及在沉降病害中的应用

3.1 注浆加固机理

注浆加固技术是利用液压或气压通过注浆管将浆液注入到基层或土基中，浆液以填充、渗透、挤密等方式进入到空隙中，赶走水分和空气并占据其位置，经过人工控制保持一定的压力后，浆液将原来松散或开裂的结构胶接成为整体。注浆加固技术就是要让浆液在周围土体中通过渗透、充填、压密扩展来提高强度。由于地层中土体的不均匀性，通过钻孔向土层中加压注入一定水灰比的水浆液，一方面注浆孔向外扩张形成圆柱状体，钻孔周围土体被挤压充填，紧靠水泥浆的土体遭受破坏和剪切，形成塑性变形区，离水泥浆较远的土体则发生弹性变形，钻孔周围土体的整个密度得到提高。另一方面随着注浆的进行，土体裂缝的发展和水泥浆的渗透，水泥架在地层中形成方向各异、厚薄不一的片状、条状、团块状浆体，纵横交错的浆脉随着其凝结硬化，造成结石体与土体之间紧密而连续的接触，沿注聚管形成不规则的、直径粗细相间的桩柱体。这种桩柱体与压密的地基土形成复合地基，相互共同作用起到控制沉降、提高承载力的作用。

3.2 注浆材料选择

注浆材料应具有粘结力强、自硬性好的性能，并应具有一定的流动性和良好的渗透性，以保证被注浆加固的道路强度得到恢复和提高。实际施工中，可根据具体情况和要求，选择最合适的一种或几种浆液配合使用，以达到预期的效果。目前，注浆材料主要釆用水泥，一般釆用普通硅酸盐水泥，釆用0.4～0.6∶1的水灰比。也有釆用掺加粉煤灰的注浆材料，一般釆用水∶水泥∶粉煤灰=0.15∶1∶(0.3～0.4)。

3.3 注浆材料的稳定性研究

评价注浆材料效果好坏的指标中，最能反映效果又便于工程中使用的指标就是强度指标。通过对注浆材料稳定土进行无侧限抗压强度试验，分析注浆材料对土的强度改善效果及影响注浆材料稳定土强度的因素，为注浆材料在道路上的推广应用提供参考的配合比及控制指标。影响注浆材料稳定土强度的因素，有土的类型、注浆材料用量、养护条件和龄期、注浆孔选择工等施工环节。这诸多因素中，土的类型、注浆材料用量以及养护条件和龄期影响是重要的影响因素。在进行强度分析时，主要考虑这几个因素对强度的影响。选择最典型、最有代表性的土进行，通过不同龄期、不同注浆材料进行的无侧限抗压强度试验，分析土的特性、注浆材料剂量对注浆材料稳定土强度的影响。

3.4 注浆加固施工控制要点

注浆压力是注浆工艺的关键参数。太小的注浆压力不利于浆液充分分散路基土中，而太大的注浆压力会造成路面抬起和其他结构层次破坏。注浆压力一般为1.0～1.5 MPa。注浆顺序按照先边缘后中央，边缘的压力不宜过大，因为边缘容易渗透。注浆量主要受到注浆土体积、土孔隙率和填充系数的影响。注浆时若注浆系压力无明显增高或路基无明显的隆起，可尽量多注。当浆液从另一钻孔中冒出时，可将冒浆孔用木塞堵死，继续加压，当注入大量聚液压力没有增高时要考虑有无裂缝、空洞、破碎带或泉眼，停止注浆，查明原因，然后釆取纠正措施。

注浆的间距主要受到注浆半径的影响，可在现场进行注聚试验后确定注浆点不同距离土样的干密度，通过比较不同位置土样干密度的变化确定注浆的影响半径。当没有条件进行试验时，可按照经验确定。

3.5 注浆及封孔处理

按照设计配合比将注浆材料、水和细集料拌和，对浆液的注浆搅拌时间控制在3～5 min，形成均匀的注浆混合料。将注浆管放入注浆孔内，开始进行注浆作业。注浆顺序按照先边缘后中央。路面基层注浆压力宜为0.5～10 MPa，路基的注浆压力控制在1.2～1.5 MPa。注浆时，应注意观察注浆压力的变化，如果即使增加压力也很难进行注浆，则应停止注浆;如果压力变化不大，则尽可能增加注浆量。如发生路面被明显提高，浆液发生冒漏现象，则应立即停止注浆。注浆结束后，对注浆孔进行封堵，防止临近注浆时注浆材料产生冒浆现象。当在注浆孔周围发生漏浆时，应停止注浆并立即进行封堵。

4 结语

随着交通量的不断增长，在地质不良路段和桥梁路基位置处易产生路基沉降，路基沉降影响到了公路的使用寿命和行车安全，针对路基沉降处理传统工艺是进行开挖换填处理等方法，从施工工期和经济性等方面考虑都会对高速公路的正常通行产生影响，注浆加固技术不需要对公路进行开挖，能够实现对公路路基的快速加固处理。重点分析了公路注浆加固的加固机理和施工中的主要控制要点，以其为公路注浆加固的应用提供积极的参考。

［1］ 冯学刚.高填方路基沉降处治灌浆技术的工程实践与认识［J］.岩石力学与工程学报，2006，25(2).

［2］ 王志.基于交通荷载横向重分布的沥青路面预防性养护新技术研究［D］.西安:长安大学，2012.

［3］ 郭铜元.注浆加固技术在高等级公路路面补强设计中的应用［J］.上海公路，2011，(4).

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2015－02－11