壓力灌漿技術在公路路基加固處理中的應用
日期：2015-05-15 17:17:49 瀏覽量:723
路基是道路結(jié)構的重要組成部分，路基沉降是常見的路基病害之一，其影響到路基的穩(wěn)定性，給道路行車帶來安全隱患，降低行車的舒適性。處理好路基沉降病害對保證公路建設質(zhì)量尤為重要，在路基加固處理中，關鍵是處理后的能使路基穩(wěn)定，不再發(fā)生沉降現(xiàn)象。本文結(jié)合工程實際，對壓力灌漿技術在公路路基加固處理中的應用談一些看法。
一、壓力灌漿加固路基的原理
壓力灌漿是通過鉆孔，并利用注漿設備均勻的將漿液注入路基土體中，以填充滲透和擠密的方式，排除顆粒間裂縫中的水分和空氣，并占據(jù)其空間，使路基土體孔隙比減少，強度提高。經(jīng)過一段時間后，漿液凝固，把原來路基松散的土顆粒或裂隙結(jié)為一個整體，形成一種新的結(jié)構體，成為防水防滲性高，土壤穩(wěn)定性能好的一道屏障，從而達到加固路基，填充空洞，治理病害的目的。由于地層中的不均勻，一方面通過鉆孔，以一定水灰比的漿液高壓快速強行記入弱透水土層在注漿點集中的形成近似球形的漿泡，擠壓臨近的土體，使土體被擠壓密實，固結(jié)形成強度，承載力得到大大提高。另一方面，在透水性好的土層，隨著壓漿的進行，漿液通過裂縫和滲透，填充到個砂礫石間的空隙中，在層間形成方向各異的片狀、帶條狀、塊狀的漿液體，漿液經(jīng)一段時間的養(yǎng)生，凝結(jié)硬化后，松散的砂礫石膠結(jié)成一個整體良好，強度高，防水性能強的“結(jié)石體”。同時在鉆孔內(nèi)形成樁柱體，與周圍的土體相互作用均勻受力，形成了復合地基，提高了承載力。
二、在公路路基加固處理中的應用
某高速公路路段為微膨脹縮性土壤，由于機車反復碾壓，導致該段路基整體出現(xiàn)下沉，最大沉降量達50mm。為保證后期公路運營使用過程中路基不發(fā)生不均勻沉降，以及防止雨水對高填路基的滲透侵害，保證路基的整體穩(wěn)定，項目部按照要求對這段路基用壓漿固結(jié)法進行加固處理。
1、主要施工技術參數(shù)：
（1）依據(jù)有關規(guī)范本工程共布置注漿孔180根，孔距為1.0m、排距1.0m，鉆孔直徑Φ76mm。
�。�2）壓漿水泥材料采用P.042.5Mpa的普通硅酸鹽水泥。
�。�3）注漿壓力根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況控制在2.0-4.0Mpa之間，水泥漿液的水灰比，控制在1.0左右。注意在壓漿過程中的變漿技術應用。
（4）壓漿豎管材料采用φ25mm，壁厚3.25的標準黑鐵管。
（5）壓漿器的出漿孔，孔徑不得小于6mm。出漿孔的總面積必須大于壓漿豎管內(nèi)的截面積。壓漿器且須具有可靠的密封性及單向閥的功能，并設有阻尼環(huán)，旨在起到保護出漿孔膠皮套的有效作用。
2、鉆孔施工技術要點
�。�1）布孔：根據(jù)設計平面布置圖確定孔位和孔口高程。
�。�2）安裝鉆機：平整場地，安裝鉆機，調(diào)平機架、機體。
（3）開孔：輕壓、慢轉(zhuǎn)，保證鉆孔垂直度。
（4）鉆進：①原則上巖芯采取率：粘性土大于90%，碎石類土大于50%，巖溶、構造破碎帶大于50%，完整基巖大于80%，孔底殘留巖芯不超過20厘米。②鉆孔要嚴格控制回次進尺，準確分層，詳細記錄，巖芯描述要按不同地層的要求詳細描述。③如遇溶洞要詳細描述溶洞的頂、底板厚度及標高，溶洞內(nèi)的填充情況及顏色和狀態(tài)。④及時量記初見水位和作業(yè)班次的穩(wěn)定水位以及地下水位的異常變化，本工程可能無水位。⑤注漿孔取出的巖芯要擺放整齊，在監(jiān)理驗收前要妥善保管并做好原始記錄，終孔必須報檢。
3、壓漿施工技術要點
�。�1）設攪拌站：在施工段就近選取占地少、地勢高、平坦、環(huán)境影響小、運輸方便的位置設置攪拌站。盡量減少耗費、壓力損失。
（2）備料：按設計要求備料，并做好小樣配比試驗。
（3）壓漿前準備：①根據(jù)注漿厚度及實踐效果情況，確定是否采用分段注漿。②根據(jù)設計圖及注漿孔地層情況，做好漿液配比用料。檢查攪拌機、注漿泵等設備運轉(zhuǎn)情況，封孔情況，檢查管路、接頭的連接、密封質(zhì)量，攪拌漿液不少于3分鐘。
�。�4）壓漿管路安裝：①為確定壓漿豎管的長度，在下管之前，必須先測定成孔深度，以此由工程技術人員，確定單樁下管總長，通知制管班配備。②壓漿豎管采用φ25mm，壁厚采用3.25mm的標準黑鋼管，并具有進場管材出廠合格證明文件（也可采用同徑的PE管作壓漿管）。③壓漿豎管兩端采取絲扣連接，絲扣部位纏繞止水生膠帶，并擰緊外接頭（PE管與地面輸漿管的連接需用10#鐵絲綁扎牢固）。④壓漿器底部呈密封的錐形；徑向每排注漿孔兩端有阻尼環(huán)，對出漿孔密封處用膠皮和自粘防水膠帶扎好；出漿孔的孔徑不小于Φ6mm。出漿孔的總截面積不小于壓漿豎管的截面積。切實使壓漿器具有效可靠的密封性及單向閥的功能。阻尼環(huán)的外徑必須大于出漿孔膠皮套的外徑。⑤壓漿豎管宜高于自然地坪0.20M為宜。且管頂頭部必須用絲堵擰緊，以防雜物充填管內(nèi)。確保壓漿時管路暢通。⑥當下壓漿管遇阻時，不得強力墩沖、擊下放。應查明原因，予以解決后，緩慢下放。如屬坍孔、掉塊造成的，責令當班機臺無條件掃孔。⑦設專人，現(xiàn)場跟蹤檢驗記錄壓漿管路安裝的質(zhì)量情況。
�。�5）注水試驗：進行注水試驗，確定地層吸水量。
（6）封孔：①根據(jù)鉆孔深度和地層情況，確定為全孔段注漿還是分段注漿，如果分段注漿，應確定第一道或第二道注漿管封孔位置及二根注漿管長度。②用水泥袋用鐵絲牢牢綁在注漿管（或用橡膠塞）指定封孔位置，隨注漿管下入孔內(nèi)�？啥黄鹣�，也可單根下。③分段倒入一定量的碎石砼或砂漿，進行搗鼓，封孔完成24小時后再實施壓漿工作。
�。�7）壓漿：①壓漿前應壓水沖洗鉆孔，將殘留的巖粉及循環(huán)泥漿沖洗干凈以免影響注漿果。②壓漿前，應向現(xiàn)場監(jiān)理工程師或項目技術組，報批核對壓漿孔號、時間。③水泥漿液的配制和壓漿要求采用P.042.5mpa普通硅酸鹽水泥。要求水泥新鮮而不結(jié)塊。對拌制水泥漿液的用水，宜用飲用水。每罐水泥漿液的攪拌時間不得低于3分鐘。對攪拌好的水泥漿液用不大于3×3mm的雙層濾網(wǎng)進行過濾后方可入泵注入樁內(nèi)。④注漿水灰比：按1.0配制，配制水泥漿液的過程，應由現(xiàn)場技術人員控制。⑤壓漿應遵循漿液濃度由稀后濃，注漿壓力由低到高，凝膠時間由長到短的原則。防止由于漿液粘度大，注漿壓力小，凝膠時間短使?jié){液擴散距離短而影響注漿質(zhì)量。⑥壓漿必須連續(xù)進行，中途停待時間不得超過水泥的初凝時間。⑦當每孔管壓漿完畢后，應立即上緊絲堵，防止管內(nèi)壓力釋放，使?jié){液從孔內(nèi)放出。⑧在注漿過程中，應設專業(yè)技術人員在現(xiàn)場同步監(jiān)管水泥漿液的配比及攪拌水泥漿液的質(zhì)量控制和同步填寫好單樁的注漿量及注漿的終止壓力記錄。并請監(jiān)理工程師進行全過程旁站質(zhì)量監(jiān)控。⑨遇漿液漏失嚴重、壓力不升高、注漿速率不減或注漿壓力突然降低、速率突然升高等需間歇反復壓漿。
�。�8）終止壓漿：當符合下列條件之一者，可終止壓漿：①注漿壓力達到設計注漿終壓，即2.0-4.0Mpa。②注漿壓力未達到2.0-4.0Mpa，但平均每米注漿量值已經(jīng)達到設計最大值2倍。③當出現(xiàn)孔周冒漿，且達到設計注漿量的60%以上時。
�。�9）壓漿結(jié)束：將壓漿孔填實封閉截割孔口壓漿管，留下標記備查。清理場地，去除污染。
4、壓漿質(zhì)量控制措施
嚴格控制材料質(zhì)量和配合比，水泥必須按要求購買符合強度要求的水泥，在施工前應做水泥的有關試驗，包括安定性、細度、抗壓、抗折強度、初凝、終凝時間。粉煤灰應為新近生產(chǎn)的粉煤灰，對化學成分進行分析。水應用干凈、元污泥、可飲用水。外加劑不能使用過期、失效、不合要求的添加劑。在廠家銷售店購置具有產(chǎn)品指標和合格證的產(chǎn)品。漿體應具有良好的流動性，以便在壓力不大的情況下漿體能獲得較大的擴散半徑，但對于空隙較大及土體疏散或脫空區(qū)大的地方，必須具有流動性較小和觸變性大的漿體，以免擴散到不必要的地方或產(chǎn)生路基邊坡跑漿現(xiàn)象。因此在必要時可在漿體中加入適量細砂或粘土形成既經(jīng)濟又能保證工程質(zhì)量的漿體，提高漿體中的固體含量，減少用水量。
一、壓力灌漿加固路基的原理
壓力灌漿是通過鉆孔，并利用注漿設備均勻的將漿液注入路基土體中，以填充滲透和擠密的方式，排除顆粒間裂縫中的水分和空氣，并占據(jù)其空間，使路基土體孔隙比減少，強度提高。經(jīng)過一段時間后，漿液凝固，把原來路基松散的土顆粒或裂隙結(jié)為一個整體，形成一種新的結(jié)構體，成為防水防滲性高，土壤穩(wěn)定性能好的一道屏障，從而達到加固路基，填充空洞，治理病害的目的。由于地層中的不均勻，一方面通過鉆孔，以一定水灰比的漿液高壓快速強行記入弱透水土層在注漿點集中的形成近似球形的漿泡，擠壓臨近的土體，使土體被擠壓密實，固結(jié)形成強度，承載力得到大大提高。另一方面，在透水性好的土層，隨著壓漿的進行，漿液通過裂縫和滲透，填充到個砂礫石間的空隙中，在層間形成方向各異的片狀、帶條狀、塊狀的漿液體，漿液經(jīng)一段時間的養(yǎng)生，凝結(jié)硬化后，松散的砂礫石膠結(jié)成一個整體良好，強度高，防水性能強的“結(jié)石體”。同時在鉆孔內(nèi)形成樁柱體，與周圍的土體相互作用均勻受力，形成了復合地基，提高了承載力。
二、在公路路基加固處理中的應用
某高速公路路段為微膨脹縮性土壤，由于機車反復碾壓，導致該段路基整體出現(xiàn)下沉，最大沉降量達50mm。為保證后期公路運營使用過程中路基不發(fā)生不均勻沉降，以及防止雨水對高填路基的滲透侵害，保證路基的整體穩(wěn)定，項目部按照要求對這段路基用壓漿固結(jié)法進行加固處理。
1、主要施工技術參數(shù)：
（1）依據(jù)有關規(guī)范本工程共布置注漿孔180根，孔距為1.0m、排距1.0m，鉆孔直徑Φ76mm。
�。�2）壓漿水泥材料采用P.042.5Mpa的普通硅酸鹽水泥。
�。�3）注漿壓力根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況控制在2.0-4.0Mpa之間，水泥漿液的水灰比，控制在1.0左右。注意在壓漿過程中的變漿技術應用。
（4）壓漿豎管材料采用φ25mm，壁厚3.25的標準黑鐵管。
（5）壓漿器的出漿孔，孔徑不得小于6mm。出漿孔的總面積必須大于壓漿豎管內(nèi)的截面積。壓漿器且須具有可靠的密封性及單向閥的功能，并設有阻尼環(huán)，旨在起到保護出漿孔膠皮套的有效作用。
2、鉆孔施工技術要點
�。�1）布孔：根據(jù)設計平面布置圖確定孔位和孔口高程。
�。�2）安裝鉆機：平整場地，安裝鉆機，調(diào)平機架、機體。
（3）開孔：輕壓、慢轉(zhuǎn)，保證鉆孔垂直度。
（4）鉆進：①原則上巖芯采取率：粘性土大于90%，碎石類土大于50%，巖溶、構造破碎帶大于50%，完整基巖大于80%，孔底殘留巖芯不超過20厘米。②鉆孔要嚴格控制回次進尺，準確分層，詳細記錄，巖芯描述要按不同地層的要求詳細描述。③如遇溶洞要詳細描述溶洞的頂、底板厚度及標高，溶洞內(nèi)的填充情況及顏色和狀態(tài)。④及時量記初見水位和作業(yè)班次的穩(wěn)定水位以及地下水位的異常變化，本工程可能無水位。⑤注漿孔取出的巖芯要擺放整齊，在監(jiān)理驗收前要妥善保管并做好原始記錄，終孔必須報檢。
3、壓漿施工技術要點
�。�1）設攪拌站：在施工段就近選取占地少、地勢高、平坦、環(huán)境影響小、運輸方便的位置設置攪拌站。盡量減少耗費、壓力損失。
（2）備料：按設計要求備料，并做好小樣配比試驗。
（3）壓漿前準備：①根據(jù)注漿厚度及實踐效果情況，確定是否采用分段注漿。②根據(jù)設計圖及注漿孔地層情況，做好漿液配比用料。檢查攪拌機、注漿泵等設備運轉(zhuǎn)情況，封孔情況，檢查管路、接頭的連接、密封質(zhì)量，攪拌漿液不少于3分鐘。
�。�4）壓漿管路安裝：①為確定壓漿豎管的長度，在下管之前，必須先測定成孔深度，以此由工程技術人員，確定單樁下管總長，通知制管班配備。②壓漿豎管采用φ25mm，壁厚采用3.25mm的標準黑鋼管，并具有進場管材出廠合格證明文件（也可采用同徑的PE管作壓漿管）。③壓漿豎管兩端采取絲扣連接，絲扣部位纏繞止水生膠帶，并擰緊外接頭（PE管與地面輸漿管的連接需用10#鐵絲綁扎牢固）。④壓漿器底部呈密封的錐形；徑向每排注漿孔兩端有阻尼環(huán)，對出漿孔密封處用膠皮和自粘防水膠帶扎好；出漿孔的孔徑不小于Φ6mm。出漿孔的總截面積不小于壓漿豎管的截面積。切實使壓漿器具有效可靠的密封性及單向閥的功能。阻尼環(huán)的外徑必須大于出漿孔膠皮套的外徑。⑤壓漿豎管宜高于自然地坪0.20M為宜。且管頂頭部必須用絲堵擰緊，以防雜物充填管內(nèi)。確保壓漿時管路暢通。⑥當下壓漿管遇阻時，不得強力墩沖、擊下放。應查明原因，予以解決后，緩慢下放。如屬坍孔、掉塊造成的，責令當班機臺無條件掃孔。⑦設專人，現(xiàn)場跟蹤檢驗記錄壓漿管路安裝的質(zhì)量情況。
�。�5）注水試驗：進行注水試驗，確定地層吸水量。
（6）封孔：①根據(jù)鉆孔深度和地層情況，確定為全孔段注漿還是分段注漿，如果分段注漿，應確定第一道或第二道注漿管封孔位置及二根注漿管長度。②用水泥袋用鐵絲牢牢綁在注漿管（或用橡膠塞）指定封孔位置，隨注漿管下入孔內(nèi)�？啥黄鹣�，也可單根下。③分段倒入一定量的碎石砼或砂漿，進行搗鼓，封孔完成24小時后再實施壓漿工作。
�。�7）壓漿：①壓漿前應壓水沖洗鉆孔，將殘留的巖粉及循環(huán)泥漿沖洗干凈以免影響注漿果。②壓漿前，應向現(xiàn)場監(jiān)理工程師或項目技術組，報批核對壓漿孔號、時間。③水泥漿液的配制和壓漿要求采用P.042.5mpa普通硅酸鹽水泥。要求水泥新鮮而不結(jié)塊。對拌制水泥漿液的用水，宜用飲用水。每罐水泥漿液的攪拌時間不得低于3分鐘。對攪拌好的水泥漿液用不大于3×3mm的雙層濾網(wǎng)進行過濾后方可入泵注入樁內(nèi)。④注漿水灰比：按1.0配制，配制水泥漿液的過程，應由現(xiàn)場技術人員控制。⑤壓漿應遵循漿液濃度由稀后濃，注漿壓力由低到高，凝膠時間由長到短的原則。防止由于漿液粘度大，注漿壓力小，凝膠時間短使?jié){液擴散距離短而影響注漿質(zhì)量。⑥壓漿必須連續(xù)進行，中途停待時間不得超過水泥的初凝時間。⑦當每孔管壓漿完畢后，應立即上緊絲堵，防止管內(nèi)壓力釋放，使?jié){液從孔內(nèi)放出。⑧在注漿過程中，應設專業(yè)技術人員在現(xiàn)場同步監(jiān)管水泥漿液的配比及攪拌水泥漿液的質(zhì)量控制和同步填寫好單樁的注漿量及注漿的終止壓力記錄。并請監(jiān)理工程師進行全過程旁站質(zhì)量監(jiān)控。⑨遇漿液漏失嚴重、壓力不升高、注漿速率不減或注漿壓力突然降低、速率突然升高等需間歇反復壓漿。
�。�8）終止壓漿：當符合下列條件之一者，可終止壓漿：①注漿壓力達到設計注漿終壓，即2.0-4.0Mpa。②注漿壓力未達到2.0-4.0Mpa，但平均每米注漿量值已經(jīng)達到設計最大值2倍。③當出現(xiàn)孔周冒漿，且達到設計注漿量的60%以上時。
�。�9）壓漿結(jié)束：將壓漿孔填實封閉截割孔口壓漿管，留下標記備查。清理場地，去除污染。
4、壓漿質(zhì)量控制措施
嚴格控制材料質(zhì)量和配合比，水泥必須按要求購買符合強度要求的水泥，在施工前應做水泥的有關試驗，包括安定性、細度、抗壓、抗折強度、初凝、終凝時間。粉煤灰應為新近生產(chǎn)的粉煤灰，對化學成分進行分析。水應用干凈、元污泥、可飲用水。外加劑不能使用過期、失效、不合要求的添加劑。在廠家銷售店購置具有產(chǎn)品指標和合格證的產(chǎn)品。漿體應具有良好的流動性，以便在壓力不大的情況下漿體能獲得較大的擴散半徑，但對于空隙較大及土體疏散或脫空區(qū)大的地方，必須具有流動性較小和觸變性大的漿體，以免擴散到不必要的地方或產(chǎn)生路基邊坡跑漿現(xiàn)象。因此在必要時可在漿體中加入適量細砂或粘土形成既經(jīng)濟又能保證工程質(zhì)量的漿體，提高漿體中的固體含量，減少用水量。
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