高速公路路基沉陷原因及注浆施工技术的应用.pdf

255:2023年5月工程技术与应用江西建材高速公路路基沉陷原因及注浆施工技术的应用赵宇滑县农村公路管理所，河南安阳456400摘要：文中以某高速公路为依托，介绍了路基沉陷原因，并提出施工工艺流程，结合试验路段质量检测，研究注浆材料水灰比和水玻璃用量。研究结果表明，制作浆液时可以适当增加水灰比，降低水玻璃用量。关键词：路基沉陷；混凝土；施工技术中图分类号：U416.1文献标识码：B文章编号：1 0 0 6-2 8 90（2 0 2 3）0 5-0 2 55-0 3Cause of Expressway Subgrade Subsidence and Application ofGrouting Construction TechnologyZhao YuHua County Rural Road Administration Institute,Anyang,Henan 456400Abstract:Based on the expressway in a province,the reasons for subgrade subsidence are introduced,and the construction process isproposed.The water-cement ratio of grouting materials and the dosage of sodium silicate are studied in combination with the quality detectionof test sections.The results show that.When making grout,the water-cement ratio can be appropriately increased to reduce the amount ofwaterglass.Key words:Subgrade settlement;Concrete;Construction technology0引言20世纪90 年代，我国修建的高速公路由于路基填土多为粉质土，再加上压实度不够等原因，导致路基发生不均匀沉降，严重影响行车安全。对于这些旧路基，目前一般采用加固施工的方式进行改造。注浆施工技术操作简单，价格低廉，且加固效果好，常用于处治路基沉陷1 。本文阐述路基沉陷原因，依托工程实践、施工工艺，对试验路段进行质量检测，研究注浆材料水灰比和水玻璃用量，对推动我国高速公路注浆施工技术发展具有重要意义。1路基沉陷原因1.1填料不合格高速公路路基填料必须满足施工要求，根据当地水文地质和自然环境因素，设计满足规范要求填料配比。并且需要对路基填料砂石坚固性和磨光值、填料粗粒土含水率和压实度进行检测，检测结果必须满足规范要求，否则不能进行路基施工。路基施工过程中需要根据现场要求计算符合规范要求的土层厚度和松铺系数，没有按照要求会导致填料选择和厚度出现问题，最终导致路基强度降低，在行车荷载和自然因素作用下，出现路基沉陷等病害2 1.2施工工艺不合格路基填料压实施工过程中，需要根据现场压实度要求确定压实遍数、压路机类型、压实方案等，科学的压实方法不仅节约作者简介：赵宇（1 97 8-），男，河南滑县人，本科，高级工程师，主要研究方向为公路管理。成本，还可以提高压实效果。压实施工若压实遍数过少、选择不合适的压路机或者压实方案不符合要求，会导致路基下半部填料不够密实，导致路基强度不够，发生路基沉陷3 。1.3水害路基沉陷一部分原因是水灾害导致，当地下水和地表水渗透到路基土层中，路基承载能力下降，出现不均匀沉降，导致路基沉陷。2工程实践2.1工程概况某高速公路设计全长为1 54.5km，起点桩号K1542+000，终点桩号K1696+500，设计车速1 0 0 km/h，路基宽为2 4m，路面宽12m。该公路于在2 0 1 6 年正式通车使用，但是在K1550+100-K1620+100路段，由于施工时填料选择不符合要求，碾压遍数没有达到要求，再加上行车荷载和自然环境因素共同作用下，这条路段已经出现较为严重的沉陷。为了确保该路段行车安全性，决定对该路段进行注浆技术施工处理，改善该条道路路基承载能力。本文选用该公路K1555+000-K1555+600道路右侧作为试验路段，研究注浆材料水灰比和水玻璃用量对沉陷路基施工质量的影响4。2.2施工工艺2.2.1注浆材料质量控制注浆原材料的质量是否符合标准将直接决定路基加固效果，所以施工前需要对注浆原材料进行检测，检测结果符合标准才能应用在工程中。本文对水泥和水玻璃注浆原材料进行试验检测，检测结果表如表1、表2 所示。2562023年5月工程技术与应用江西建材表1水泥性能检测结果试验项目试验结果值规范要求结果评价初凝时间/min7845满足施工要求终凝时间/min465600满足施工要求安定性/mm0.42满足施工要求28d抗折强度/MPa8.410满足施工要求28d抗压强度/MPa41.745满足施工要求表2水玻璃性能检测结果试验项目试验结果值规范要求结果评价波美度/be4260满足施工要求2.2.2制浆为研究注浆材料水灰比和水玻璃用量对沉陷路基施工质量的影响，在实验路段选用三种水灰比和三种水玻璃用量进行路基施工。制浆过程中，搅拌水泥浆液应该均匀且搅拌时间应大于4min，搅拌完成后加人氯化钙并搅拌3 0 s后，继续加人水玻璃并搅拌3 0 s。浆液搅拌过程遵循匀速搅拌，控制速度不宜过快。该试验路段，全长6 0 0 m，将6 0 0 m试验路段平均分成6 段，每段长1 0 0 m。试验路段注浆材料采用三种水灰比1：0.7 5、1：1、1：1.2 5以及水玻璃用量为1 g、1.5g 和2 g进行施工，具体施工方案见表3、表4所示。表3试验道路水灰比方案试验路段水泥浆用量/g水灰比水玻璃用量/g1501:0.751.52501:11.53501:1.251.5表4试验道路水玻璃用量方案试验路段水泥浆用量/g水玻璃用量/g水灰比45011:15501.51:165021:12.2.3钻孔施工钻孔施工前需要进行孔位放样并记录孔位，对孔位进行详细记录是保证注浆施工质量的关键，故需要对孔位放样采用规范措施。首先对施工现场地基沉陷情况进行勘察，并绘制注浆施工图，再按照设计要求在路面采用油漆进行对孔位间距进行放样圆形标记，孔位放样结束后需要在注浆施工图中对每个孔位进行编号，并标注施工前后顺序，后续施工严格按照此施工图进行5。试验路段采用回转法进行钻孔施工，钻孔过程中不宜边施工边加水，为保证路基施工质量，钻孔深度需要略大于路基沉陷深度，并根据沉陷情况及时调整孔位间距，避免因为孔位靠近沉陷地段而失稳崩塌。钻孔结束后及时清理孔洞6 。2.2.4注浆试验路段严格控制注浆原材料和搅拌时间，保证浆液符合施工标准，钻孔完成后，在沉陷路基内部架设注浆管，并注意浆液不能泄露到路面结构层中。试验路段在注浆施工前确定注浆压力为0.2 MPa，并严格控制注浆速度，如果速度过快可能导致出现翻浆、冒浆等现象，本文试验路段将注浆排量定为2040L/min。每次注浆需要连续进行，中间不能停止，若有紧急情况需要中断施工，中断时间不能大于浆液终凝时间，超过浆液终凝时间则需要重新制作浆液进行施工7-9。2.3性能检验2.3.1水灰比为研究注浆材料水灰比对施工质量的影响在试验路段采用三种水灰比制备注浆材料进行施工，施工完成后，在试验路段1、2、3 轮迹带处轮迹分别随机选取三个钻芯取样点，试样编号记为A、B、C，钻取直径为1 0 0 mm、高度为6 5mm试件，取样完成后在实验室进行无侧限抗压强度试验，检测抗压强度值，检测结果如表5所示。水灰比与抗压强度关系图如图1 所示。表5试验路段抗压强度检测结果MPa试件编号ABC抗压强度0.982.012.49y=0.755x+0.31673R=0.95762.521.510.51:0.751:11:1.25水灰比图1水灰比和抗压强度关系图试件抗压强度随水灰比增加而逐渐增加。由图1 可知，试件A水灰比为1：0.7 5，抗压强度为0.98 MPa，试件B水灰比为1：1，抗压强度为2.0 1 MPa，试件抗压强度增加了1 0 5.1%,试件C水灰比为1：1.2 5，抗压强度为2.49MPa，试件抗压强度增加了2 3.8%，在水泥浆用量和水玻璃用量保持不变情况下，增加水灰比，可以使得有足够的水泥浆液包裹集料，提高集料与水泥浆液之间密实性，增大水泥混凝土凝结强度。对水灰比和抗压强度进行数值分析：y=0.755x+0.3167,R=0.9576，水灰比从1：0.7 5增加1：1.2 5，试件抗压强度也随之增加。因此，在注浆材料制作过程中，保证水泥用量不变适当增加水灰比，提高注浆材料强度。2.3.2水玻璃用量为研究注浆材料水玻璃用量对沉陷路基施工质量的影响，本文试验路段在保证石灰比和水泥用量情况下，改变水玻璃用量制作注浆材料进行施工，施工完成后，在试验路段进行无侧限抗压强度试验检测，检测结果如表6 所示。水玻璃用量与抗压强度关系图如图2 所示。表6试验路段抗压强度检测结果MPa试验路段456抗压强度2.952.321.51257上接第2 54页）2023年5月工程技术与应用江西建材3y=-0.72x+3.72.5R2=0.994821.51.52水玻璃用量/g图2水玻璃与抗压强度关系图试验路段抗压强度随水玻璃用量增加而逐渐减小。由图2可知，试验路段4水玻璃用量为1 g，抗压强度为2.95MPa；试验路段5水玻璃用量为1.5g，抗压强度为2.3 2 MPa，试件抗压强度减小了2 7.1%；试验道路6 水玻璃用量为2 g，抗压强度为1.51MPa，试件抗压强度减小了53.6%。在水泥用量和水灰比保持不变的情况下，增加水玻璃用量，虽然可以增加注浆材料抗压强度，但是随着水玻璃用量逐渐增加，抗压强度并没有继续增加反而降低，并对水玻璃用量与试验路段抗压强度进行数值分析：y=-0.72x+3.7,R=0.9948，试验路段抗压强度随水玻璃用量增加而逐渐减小。因此，注浆材料制作过程中，从经济性的角度考虑，可适当减小水玻璃用量。3结语筑面以下，埋深不大于1 m，导管埋于混凝土中的深度不应超过8m。灌注时，孔内混凝土表面应保持上升的均匀性，吊装导管的速度不宜过快。严格控制末次灌注量，灌注高度不超过1 m。3.2精细检查护壁质量精细检查护壁的质量，有利于提升孔壁的稳定性，遇到稳定性较差的灌注桩泥浆护壁，需要选择合理的方法及时排渣清孔，清孔后对泥浆的各项指标进行检测，保持与设计要求的一致性。孔内泥浆面要确保高于水面1 m以上。浇注混凝土前，应检查孔底的泥底厚度。浆渣由于受到泥浆的悬浮力及粘力的作用，可随泥浆的循环排出钻孔，但不能影响到周边环境。4结语本文开展了泥浆护壁对灌注桩孔壁稳定性影响的研究，并在施工中不断优化泥浆护壁工艺，保证灌注桩孔壁的稳定性和安全性，得到以下结论：（1）对于深厚软弱土层地区，当施工荷载较大时，易诱发桩孔塌陷，通过严格控制施工流程工艺和检查护壁质量，孔壁稳定性可满足设计要求。（2）选择合理的泥浆护壁成孔方法，可以大幅提高钻孔的注浆施工技术因施工便利、养护周期短、造价低，比传统处理路基沉陷技术加固效果更好。本文依托工程实践，结合施工工艺，对试验路段进行质量检测，研究注浆材料水灰比和水玻璃用量。研究结果表明，制浆过程中，保证水泥用量不变，可以适当增加水灰比和降低水玻璃用量来提高浆液强度。参考文献【1】张森.高速公路路基沉陷注浆处治技术研究【D.长沙：中南大学，2 0 1 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