费明珠

（中南安全环境技术研究院有限公司 湖北武汉 420031）

刍议土木工程施工中的灌浆方法技术

费明珠

（中南安全环境技术研究院有限公司 湖北武汉 420031）

现代化土木工程灌浆施工技术的应用不仅要求具有过硬的技术水平，还应当重点加强技术核心与关键点的研究。本文结合高速公路工程实际，探讨了灌浆技术在公路土木工程中的应用，以供参考。

土木工程；高速公路；灌浆技术

1 引言

高速公路在经历了长期的运营后，出于多种因素作用，往往会出现各种病害问题。灌浆施工技术是一种将浆液从钻孔注入土体孔隙中，利用浆体凝固硬结，与土体工程胶结成整体，形成具有强度高、水稳定性好的结构体，达到有效改善土体物理力学性能的目的，从而解决高速公路病害问题。

2 土木工程的灌浆方法

2.1 填充灌浆法

所谓填充灌浆法，是一种通常适用于工程施工中，较大型裂缝和岩土洞穴的灌浆处理工艺，此外，一些地下工程的结构体壁灌浆施工也包括在填充灌浆法的应用范围之内。

2.2 渗透灌浆法

有些土木工程的施工中，因为工程实际地层条件固定，为了在不改变总体特性的前提下开展灌浆施工，就需要采用该方法，将浆液直接填充到岩土地层裂缝之中，向地层的深处以逆行的方式实施渗透灌浆。这种灌浆法更多适用于砂砾层土质的灌浆施工。

2.3 压密灌浆法

压密灌浆法的实时，需要借助强大的压力来进行（见图1），由于该方法中所使用的浆液的浓度较大，非常容易在灌浆管道的两端，形成浆泡，因此，只有通过外接施压的方式，才能将浆液灌入地层。这种灌浆方法大多应用于粘性土质条件下的工程施工。

3 灌浆技术施工要求

3.1 灌浆压力

灌浆压力的控制将直接影响灌浆施工实际效果，而灌浆压力通常受到浆材、灌浆方法以及地层条件等方面的影响，所以，在实际的施工中需要根据施工具体条件来确定。

图1 压密灌浆法施工示意图

通常情况下，水泥的灌浆压力应当大于化学灌浆压力；深部灌浆压力则应当高于浅部的灌浆压力；渗透系数偏小的地层，其灌浆压力应比渗透系数大的地层要大。此外，如果灌浆方法不同，压力值与其他性能系数要求也不同。通常采用尽可能大的灌浆压力，以尽快达到设计压力。对于注入率较大的，可采用自上而下分段加压的方法进行灌浆施工。

3.2 扩散半径

在灌浆的施工过程中，浆液扩散速度也会影响灌浆施工质量和进度，其扩散半径和渗透系数、裂隙开度、注入时间以及灌浆压力、浆液浓度等因素都有关，通常需要经过试验来确定。

3.3 凝固时间

凝固时间则是由灌浆材料本身性质来决定的，处于不同条件下的灌浆施工，相应的凝固时间也不同，为了合理调整凝固时间，可在浆材中加入适当的速凝剂、分散剂、塑化剂、早强剂等外加剂，以调节浆液性能，改善凝固时间。

4 灌浆技术应用于高速公路工程的实例分析

4.1 工程实例

某高速公路东西走向穿越山区，属典型的山区公路，公路某合同段一面靠山，一面为临空坡地，最大的临空坡地高约5m左右。在公路改建施工中，公路沿线遇到了一段严重的纵横向沉陷带，沉陷带裂缝宽为2.5 ～3.5cm，其中某施工段路基沉陷带裂缝长达175m。

4.2 灌浆加固技术的应用

4.2.1 路基加固原理

路基加固原理为，将能固化的浆液注入裂缝中，改善地基的物理力学性质。实际过程即为让水泥或其他浆液渗透、填充、压密进入到裂陷路基中，并通过扩展形成浆脉，进而构建起浆柱体，此时，浆柱体与压密的地基土就形成了复合地基。浆柱体与压密的地基土相互作用，达到提高承载力、控制地基沉降的目的。

4.2.2 路基加固方案

在采用灌浆加固技术加固裂陷路基时，考虑到路基土结构松散、裂隙大、压实度不高等客观因素，以及施工要尽量不影响车辆通行的要求，该高速公路合同段采用的路基加固方案为“路基钻孔灌浆加固技术”。

4.3 灌浆加固技术工程设计

4.3.1 灌浆材料及配合比

在该高速公路合同段的灌浆加固技术中，灌浆采用的材料为水泥粉煤灰浆液，其采购如表1所示。浆液配合比如下：水泥为4，粉煤灰为1，即水泥粉煤灰浆液配合比为4：1，水灰配合比为0.5∶0.55。水泥应采用型号为R32.5的复合硅酸盐水泥。

表1 制浆原料采购表

4.3.2 确定浆液扩散半径

在确定浆液扩散半径时，不能单纯凭理论公式来计算，因为路基裂陷带孔隙率、渗透系数变化较大。根据该高速公路合同段灌浆加固施工经验、数据及现场实验，确定浆液扩散半径为1.5m。

4.3.3 灌浆布孔

（1）布置灌浆孔位

在布置灌浆孔位的时候，灌浆孔一般采用梅花形分布，同一路面上布置3排钻孔，路边缘处布置一排钻孔，共布置钻孔195个。

如果灌浆体的厚度是2.0m，则灌浆孔距基本为：

根据该高速公路合同段灌浆加固施工中的经验，灌浆孔距可取3.5m。

最优排距为：

根据该高速公路合同段灌浆加固施工中的经验，最优排距可取2.5m。钻孔采用75～90mm钻头打垂直孔。

（2）灌浆孔孔深控制

根据该高速公路合同段灌浆加固施工中的实际，设计钻孔深度平均为7m，以孔深不进入砂卵石和基岩为宜，封口深度应大于1.0m。

4.3.4 灌浆压力

在灌浆过程中，灌浆压力应通过实验来确定。该高速公路合同段灌浆加固施工中的压力确定为0.2～0.5MPa。

4.3.5 灌浆量

灌浆量主要与孔隙率n、体积v和经验系数k有关。该高速公路合同段灌浆加固施工中的灌浆量根据公式计算为：

4.4 路基加固工程的施工

（1）施工顺序

施工顺序一般采取从里往外的方式进行，这是根据现场施工条件、工程地质条件和灌浆方法等具体条件以及多台机器同时作业的实际情况决定的。

（2）施工程序

施工程序为以下十个步骤：①钻孔；②安放灌浆管并进行孔口封堵；③搅浆；④灌浆；⑤待凝；⑥成孔；⑦安放灌浆管并进行孔口封堵；⑧搅浆；⑨灌浆；⑩封孔。

（3）施工技术要点

①钻孔。钻头选择Φ89mm的钻头，将钻头对准孔位之后，采取冲击钻孔的方法钻进。在进行杂填土、淤泥、淤泥质土或粉性土钻孔时，若孔壁不稳，可以用护壁导管进行护壁，然后采用捞砂筒取砂成孔的方法完成钻孔。

②安放灌浆管，封堵孔口。首先是准备好灌浆管，灌浆管选择孔径8、孔隙率15%左右的花管，将下端设置为0.7～1.0m长度。当钻孔达到预定深度之后，即可以将灌浆管下到位，从而完成灌浆管安放工作，然后再投入粘土分层夯实，直至孔口进行孔口封堵。

③搅浆。搅浆顺序就是先往搅拌浆筒内注入预定的水量，然后开动搅拌机，再渐渐加入预定用量的型号为R32.5复合硅酸盐水泥，搅拌3～5min后，即可以将浆液通过过滤网流到储浆筒内待灌。

④灌浆。灌浆采取自上而下孔口封闭纯压式的方法进行，直到预定深度，灌浆压力为0.3～0.5kPa之间，灌浆结束标准严格按设计执行。灌浆段的长度以杂填土或粉性土的厚度来定，终灌时的压力要达到设计值的要求。

⑤封口。灌浆结束时及时封口，封口过24h之后若砂液下沉，必须用水灰比为0.5的浆液补充，直至顶面。

5 结语

灌浆技术在土木工程中的使用有效提高了土木工程施工的质量，尤其在高速公路中的应用，具有造价低、施工周期短、易于操作控制等优势，具有较为明显的经济效益和社会效益。因此，在实际应用过程中，应针对不同的条件选择出最佳的灌浆施工方法，使其更好地为土木工程施工服务。

[1]董炜，周升舟.水利水电工程灌浆施工技术[J].价值工程，2010，29（11）：237～238.

[2]李永华.高喷灌浆技术在公路地基施工中的应用[J].工程建设与设计，2013（3）：144～145.

[3]贾大波.真空灌浆技术在公路施工中的应用分析[J].科学之友，2013（5）：53～54.

TU753

A

1004-7344（2016）05-0331-02

2016-2-5

费明珠（1968-），女，工程师，本科，主要从事高速公路检测工作。