高速公路路基沉陷注浆处治施工技术.pdf

交通世界TRANSPOWORLD1 工程概况某高速公路工程项目于 2007 年 11 月正式建成通车，随着重载车辆的不断增多，加之地质条件和地下水位的影响，使得部分路段的路基出现严重的沉陷情况。由现场勘查结果可知，最严重的沉陷位置为桩号K12+850K12+960，路面沉陷达到 10 cm 左右，病害发生在路基的右侧，左侧完好。路基沉陷使车辆的行驶安全性和舒适性受到影响，增大了交通事故的发生概率，因此要采取有效的措施加以处治。经过研究后，结合现场实际情况，最终决定采用注浆技术，对路基沉陷问题进行处治。本文重点对该注浆处治施工技术展开分析。2 高速公路路基沉陷注浆处治施工技术在高速公路中，沉陷是路基最为常见的病害问题之一，当路基出现沉陷后，相应位置处的路面会随之下沉，对行车安全造成影响。因路基被路面结构层覆盖，从而使病害的处治难度增大，尤其是水文地质条件复杂的路段，路基沉陷的处治更为困难。为达到预期的处治效果并缩短病害处治时间，减轻对路面结构的破坏，可以采用注浆技术，对路基沉陷问题加以处治。2.1 浆液配合比为提高注浆加固效果，决定在本次注浆施工中，采用新型的注浆材料，主要原材料有硫铝酸盐水泥、普硅水泥和醋酸乙烯酯-乙烯乳液。之所以选择以上材料，是因为硫铝酸盐水泥的凝结速度快、早期强度高，醋酸乙烯酯-乙烯乳液有良好的发泡膨胀功能，可以使注浆材料凝结硬化大幅减小1。为使制备出来的浆液满足快速施工的要求，应对配合比合理设计。采用试验的方法，确定浆液的配合比，具体如下：2.1.1 流动度在测定两种水泥复配的流动度时，采用三种水灰比，分别为0.5、0.6、0.7，制作15组试件。流动度的试验步骤如下：1）将玻璃板放在水平处，将所有试验器具全部擦拭一遍，让器具表面达到潮湿但不带水的状态。2）称取500g水泥，倒入搅拌锅内，搅拌好的浆液注入圆模内，刮平后垂直提起，用秒表计时，使水泥浆在玻璃板上自由流动，时间为30s。测量流动部分的最大直径，取平均值作为净浆的流动度。2.1.2 凝固试验依据水泥标准稠度用水量、凝结时间检验方法（GBT 13462011）的规定要求，开展凝固时间试验，利用标准稠度仪，对不同组分胶凝材料在标准稠度下的用水量加以测定，按标准稠度用水量，制作净浆试模，开展凝固试验，按该试验的结果，测定凝固后的体积膨胀率2。2.1.3 强度试验按 水泥胶砂强度检验方法（ISO 法）（GB/T176712021）规定要求，对新型注浆材料开展抗压、抗折强度试验，共选取试件3组，以不同的配合比配制浆液。1）抗压强度的试验步骤如下：从养护地点取试件开展试验，将试件置于下压板上，承压面与顶面垂直，启动试验机，使上压板与试件接触，通过调整球座，使接触达到均衡状态。当试件接近破坏时，停止调整试验机的油门，直至试件破坏为止，对荷载如实记录。2）抗折强度的试验步骤如下：将取出的试件表面擦拭干净，安装好试件，确保承压面为侧面，之后施收稿日期：2023-02-18作者简介：彭梓瀚（1995），男，助理工程师，从事公路施工建设相关工作。高速公路路基沉陷注浆处治施工技术彭梓瀚（中电建冀交高速公路投资发展有限公司，河北 石家庄 050000）摘要：结合某高速公路路基沉陷养护工程，分析了路基沉陷注浆处治施工技术。研究表明，在路基沉陷注浆处治过程中，为提高注浆加固效果，应制备新型的注浆材料，制备时确定配合比，使注浆材料满足施工要求。同时要根据实际情况，制定注浆加固方案，采取注浆处治技术，确保达到预期的处治效果，消除沉陷问题，提高路基的承载力。关键词：高速公路；路基沉陷；注浆处治；施工技术中图分类号：U416.1文献标识码：B113总652期2023年第22期（8月 上）加荷载，保证均匀、连续，当试件破坏时，读取相应的荷载。2.1.4 试验结果通过试验后得出如下结果：新型材料的配合比为醋酸乙烯酯-乙烯乳液硫酸盐水泥普硅水泥=0.05 0.450.53。经过现场测试后，该配合比能够满足注浆施工的要求。可在路基沉陷注浆施工中应用。2.2 注浆加固方案2.2.1 注浆与CFG桩相结合CFG桩是一种复合式地基处理方法，其与注浆技术的结合，能够使土基的承载能力得到进一步提升，降低土基的含水量。具体应用时，可按施工环境、路基沉陷的实际情况，确定CFG桩的成桩工艺。路基沉陷的部位，可以用压浆的方式处治，沉陷情况比较严重的部位，通过压浆处治很难达到加固的效果，所以可用 CFG 桩处治。为使加固后的路基承载力得到提高，采用CFG桩处治路基沉陷问题时，应按照梅花状布设CFG桩，并使桩穿过水泥稳定碎石基层，当桩身施工完毕后，再用注浆的方式处治路基沉陷不严重的地方，也按梅花形布设注浆孔，确保孔深穿过水泥稳定碎石基层4。具体的施工工艺如下：1）注浆施工期间，要确保道路畅通，为避免发生交通事故，要安排专人维护交通安全。2）要严格按照先后次序施工注浆孔，成孔后，要对孔底沉渣全面清理，确认达到规范要求后，方可注浆，使浆液能够顺畅渗透到路基当中。3）注浆孔的孔径为91 mm，浆液的扩散半径为2.0m，按梅花形布设注浆孔，确保孔间距为2.0 m5。4）按照工程所在地的地质条件并结合注浆方式，确定注浆压力。以吸浆量作为升压的依据，起始的注浆速度控制在30 L/min，当压力增长速度过慢时，可加快注浆速度，提高注浆效率。2.2.2 花管注浆在路基沉陷病害的处治中，当注浆为单一方向时，可能无法达到处治要求，为达到预期的加固效果，可采用水平及竖向花管注浆的方法处治路基沉陷区域。1）竖向花管注浆是以钻机将水泥稳定碎石基层钻透，然后利用花管喷射浆液，达到加固的效果。如果基层有开裂的位置，可以按照缝隙设置注浆孔，间距控制在1.5 m左右。为便于注浆，应使注浆花管露出水泥稳定碎石基层15 cm以上。在注浆管上，每间隔15 cm钻设一个小孔，孔径以4.08.0 mm为宜，按照梅花状布设。2）路基沉陷比较严重的区域，可以通过水平花管注浆的方式加以处治，能够使加固效果得到提升。在竖直方向应用水平花管注浆工艺时，应分层施工，以此来确保注浆质量，可按路基的填筑高度确定分层的数量，花管布设后，边坡外出露的长度应不低于 20cm，避免出露长度不足，影响注浆施工的开展。水平花管上的钻孔与竖向花管相同。2.2.3 注浆结合渗沟通过对传统的路基注浆处治施工工艺分析后发现，其存在不足之处，具体体现在如下方面：当路基沉陷加固区域内打入的注浆管数量比较多时，无法同时注浆，使得注浆压力、持续时间无法得到保证，很容易造成注浆效果不同的现象，从而导致路基沉陷抬升不均匀。由于传统的注浆技术在施工完毕后，不设排水渗沟，导致降雨后路基内的水无法及时排出，增大了水损害的可能性，水体对路基的长时间浸泡，会使土体变软，路基稳定性随之降低。为解决此问题，可将花管注浆与渗沟结合应用。具体方案是在路基中央分隔带两侧，插入注浆花管，出露的一端，连接注浆总管，同时在路基内设置与注浆管同向的渗沟，排出渗入路基内部的雨水。该处治方案能够确保多个注浆管同时注浆，各管的注浆压力相同，持续时间相等，不会出现注浆效果不同的情况。渗沟倾斜铺设，一直延伸至路基边坡以外，确保渗沟排水顺畅，避免出现淤积现象6。向渗沟内填入一定粒径的碎石并夯实，可选用孔隙率大的碎石，以便排水。该处治方案最为突出的特点是工艺简单，造价低。2.3 处治技术措施2.3.1 路基工作区沉陷处治路基作为路面的承载体，需要承受车辆荷载，该荷载主要是通过路面传递给路基，路基工作区是车辆荷载影响较为严重的区域，该区域内沉陷病害的发生概率比较高。基于此，要采取合理可行的技术措施，处治路基工作区的沉陷问题，以提高该区域内的路基强度和刚度，避免路面开裂。对于高等级公路而言，路基工作区的深度为2.0m，因此，要对路基2.0 m以内的沉陷病害加以处治，具体方法如下：1）工作区域内路基病害位置相对较浅，可以采用注浆加固与换填相结合的方法予以处治，提高加固效果。在对路基工作区沉陷病害进行注浆处治时，应确保处治深度略大于工作区的深度，这样能够使处治后的工作区深度有所减小。为达到注浆处治效果，应在施工期间，对处治区域的路段临时封闭。2）在换填处治前，先将路基工作区内存在沉陷病害的土基全部挖除，随后选用适宜的填料重新铺筑和压实，要保证压实度达到现行规范的规定要求。当处治的路基处于重载交通路段时，要提高重新铺筑的填土高度，以此避免沉陷对路基工作区深度的影响，若填筑受限，则应对注浆和换填结合应用，提高处治效果。3）为使路基支撑路面的作用得以充分发挥，可在114交通世界TRANSPOWORLD处治路基沉陷病害的过程中，加铺一层石灰土，厚度以50 cm左右为宜，以起到过渡作用，有助于提高路基对路面支撑的稳定性7。4）当路基沉陷病害处治完毕后，要及时开展相关的检测工作，具体包括路面弯沉检测、平整度检测等。要检测路面的各个结构层，如面层、基层、垫层等，通过弯沉检测，验证处治方法是否有效；由于路面的平整度与行车安全性和舒适性关系密切，所以处治后要做好平整度的检测工作，确保路面的平整度达到规范规定要求。2.3.2 毛细水严重区域的沉陷处治在路基工程施工期间，使用的填土以非饱和土居多，由此使得毛细水不断浸润路基，导致路基的含水量增大，土体强度随之降低，增大了路基沉陷的可能性。对此可以采用以下措施降低毛细水对路基的影响：高填、降低含水量、选用渗透性较低的填土等。毛细水严重区域的路基沉陷病害处理措施如下：1）当路基为膨胀土或是粉土时，可在其上加铺20cm的砂垫层，以有效阻隔毛细水上升。2）换填在毛细水严重区域内的路基沉陷病害处治中，是较为实用的措施之一，该方法施工简单，处治效果好。但应用时要考虑废土的处理以及土体外运的距离等问题。3）采用注浆技术加以处治，具体的施工方法如下：按照先后次序施工注浆孔，成孔后，要对孔底沉渣全面清理，确认达到规范要求后方可注浆，使浆液能够顺畅渗透到路基当中。注浆孔按梅花形布设，确保孔间距为2.0 m；按照工程所在地的地质条件，并结合注浆方式，确定注浆压力。以吸浆量作为升压的依据，起始的注浆速度控制在30 L/min，当压力增长速度过慢时，可加快注浆速度，提高注浆效率。4）采用包边法对毛细水严重区域的路基沉陷病害加以处理，可以选择形式有以下几种：第一种是全断面改性包边，其特点是施工简便，适用于填方高度在2.0 m以内的路基，该形式的成本相对较高；第二种是一般包边，适用于填方高度在2.05.0 m的路基。2.4 注浆处治效果2.4.1 竖向花管注奖为避免扰动路基，采用竖向花管注浆的方式，对路基沉陷病害加以处治。注浆施工中，先用小型钻机钻孔，间距为 1.5 m，按梅花状布置，孔深控制在 8.0m，基层开裂处增设注浆孔，确保注浆管露出的长度达到规定要求。采用直径 50 mm 的注浆管，壁厚为 3.0mm，在注浆管上钻小孔，孔径为4.08.0 mm8。2.4.2 水平花管注浆待处治路段中的超车道路路基沉陷情况比较严重，为提高注浆加固效果，决定采用水平花管注浆的方法，注浆管从路基边坡外缘水平打入，竖向分三层施工，与路基顶面的距离分别为2.0、3.5、5.0 m，最上层的注浆管长度为16.9 m，中间层的注浆管长度为19.2 m，下层为21.5 m。注浆管的水平间距控制在1.5 m。以脚手架钢管作为水平注浆管，孔壁上的注浆小孔布置方式与竖向注浆管相同，管底预留20 cm的长度不钻孔。2.4.3 处治效果为对注浆技术处治路基沉陷病害的有效性加以验证，对注浆处治后的路面开展监测，利用数值分析的方法，预测车辆荷载作用的沉降量。由试验结果可知，土体参数比注浆处治前提高33%左右，为便于分析将其近似为 30%。通车一年后，该路段的沉降量为 18mm，右侧路基未出现较大的沉降差，土体性质得到改善。由此可见，注浆技术在路基沉陷处治中有良好的适用性。3 结束语综上，为达到高速公路路基沉陷注浆处治的预期效果，相关工作人员应加强对相关技术的理解及合理运用，进一步加大注浆技术的研究力度。同时，除对现有的技术改进和完善外，还应开发新的技术，使其更好地应用于公路工程中，从而消除沉陷问题，提高路基的承载力。参考文献：1 曹威.高速公路建设中的路基沉陷成因及注浆施工技术J.工程建设与设计，2022（18）：170-172.2 仇红超.钢花管注浆技术在软土路基病害处治中的应用研究以广东省某高速公路工程为例J.工程技术研究，2022（17）：42-44.3 严红，王永斌.双粒径填石路基空隙注浆加固结构特征分析J.路基工程，2022（4）：102-106.4 敖水军.路基沉陷注浆施工技术在高速公路施工中的应用J.建筑技术开发，2022（12）：149-151.5 李少彬.高速公路路基沉陷注浆施工技术应用研究J.黑龙江交通科技，2022（6）：67，69.6 李华君.注浆加固技术在处理路基路面病害中的应用J.交通世界，2022（17）：107-109.7 秘文辉.钢花管注浆加固技术在软土路基裂缝及涵洞沉降病害中的应用J.四川水泥，2022（5）：229-232.8 柴长宏.注浆施工技术在公路路基加固及防渗工程中应用分析J.山西建筑，2017（30）：138-139.115