谈山区公路路基沉陷注浆的加固处理

山区公路多为高填方或半填半挖路段，由于受土源及运输条件的限制，因而多采用填石或土石混填路基，并在施工过程由于受压实条件的制约，路基后期沉降不可避免。经过几年使用期，一些高填方及填挖交界路段出现了不同程度的沉降，局部沉降量较大，严重影响了道路的通行状况。路基沉陷的处理已成为地质灾害治理的重要课题，受到人们的普遍关注。笔者结合多年的施工实践，论述注浆加固在山区公路路基沉陷治理中的作用机理及其施工技术。
　　一、注浆加固路基的机理
　　注浆法是通过钻孔和利用注浆设备，运用液压、气压或电化学原理，通过注浆管将浆液分层均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式排出土颗粒间裂隙中的水分和空气，并占据土颗粒间的空间，使路基孔隙比减少，强度提高，经过一段时间水泥凝结后，浆液将原来松散的土颗粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个强度大、防水性能高和化学稳定性好的结合体，从而达到加固路基的目的。
　　注浆的机理主要有渗入性注浆、劈裂注浆和压密注浆三种。注浆法加固台（墙）背填土是渗入性注浆为主，利用注浆设备将配制好的水泥浆液通过注浆管注入沉陷的路基或台（墙）背填料，浆液在压力作用下渗入填土的孔隙中，与土体的土粒骨架产生固化反应，使路基或台（墙）背填土的密实度进一步提高，减少填土与台（墙）之间的刚度差，消除填土的继续沉降。
　　二、注浆在加固路基施工中的应用
　　（1）注浆机具的选择
　　注浆方法有纯压式注浆和循环式注浆两种。一般土体注浆吸浆量大，采用纯压式注浆；裂隙岩体吸浆量小，采用循环式注浆；根据注浆材料的不同，可分为单液注浆和双液注浆。双液凝胶时间较长时，二者在罐内混合后用单泵注入，称为单枪注射。凝胶时间为2~5min双液用双泵在孔口混合后注入！称为1.5枪注射；凝胶时间较短时，双液用双泵泵入在孔底混合后注入，称为双枪注射。
　　单液注浆及双液注浆中的单枪注射用1台砂浆泵（以下称单泵注浆），双液注浆中1.5枪注射和双枪注射则需用2台砂浆泵（以下称双泵注浆）。实际施工时要根据不同的土体和注浆材料安装配置设备，有4种可能的注浆组合配置，即：单泵纯压式注浆、单泵循环式注浆、双泵纯压式注浆、双泵循环式注浆。
　　（2）注浆材料的选定
　　①主要材料的选定
　　用于路基沉隐处理工程的注浆技术，是在注浆压力作用下，浆液克服各种阻力而渗入孔隙和裂隙，压力越大，吸浆量及浆液扩散距离就大，因此又称渗入性注浆。这种注浆是在地层结构不被破坏的条件下渗入地层，因而浆液尺寸必须小于土的孔隙尺寸，也就是说，浆液必须满足地支的可灌性条件，因此正确地选用注浆材料是确保注浆效果的关键。土质条件是选定注浆材料的关键，其次是环境条件、注浆的目的及预期的效果等因素。
　　注浆材料由主剂、溶剂及各种外加剂混合而成，根据所需处理路段的工程概况和注入机理，通常所采用的浆材种类主要为水泥类浆液。
　　②速凝剂的选定
　　由于纯水泥浆液的凝结时间长，易受水的冲刷和稀释，有时在水泥浆液中加入使浆液凝固时间短的速凝剂，一般加入3%（水泥重量）的水玻璃或多或5%~25%（水泥重量）的石灰。
　　③纤凝剂的选定
　　采用水玻璃+水泥浆液的配比，根据固结强度等方面的考虑确定后，若凝结时间过短，不能满足设计要求时，可考虑加入2.5%~3%（水泥重量）的磷酸二氢铵等类型的缓凝剂，以提高浆液的渗透力。
　　（3）主要注浆施工工艺及效果检查
　　①注浆孔的布设
　　注浆孔的布设常用方格形、梅花形和六角形。方格形的主要优点是便于补加注浆孔，在复杂的地区宜采用这种方法，而梅花形和六角形布孔的主要缺点是不便于补加注浆孔，预计注浆后不需补加孔的地基多采用这种形式。
　　②注浆施工技术要点
　　1）采用“围、挤、压”的原则，即先将注浆区围住，再在中间插孔注浆挤密，最后逐序压实，这样易于保证注浆质量。最好采用分序注浆的办法。
　　2）在可能的情况下，以采用较大的压力为好。
　　3）注浆开始时，以稀浆开始，采用逐步加稠的方法。
　　③注浆液的要求
　　1）初始粘度要低，流动性好，可注性强。
　　2）固结后具有一定的抗压及抗拉强度，抗渗性好，抗冲刷，耐老化性能好。
　　3）凝结时间可调整度大，并能准确控制。
　　4）稳定性好，容易储存和运输。
　　5）无毒，不污染环境，对注浆设备和管道等无腐蚀性。
　　④注浆控制
　　注浆的过程控制相当重要，安直接影响到注浆的质量，因此采用注浆压力参数及注浆量双指标控制。注浆控制以注浆压力的控制为主，注浆过程中采用间歇多次注浆工艺，注浆压力逐次提高，稳定压力应在1MPa以上。注浆过程要注意边坡冒浆及边坡外撒，注浆完成后，注浆花管留在路基内，可起到对路堤的加固作用。
　　⑤注浆效果检查
　　注浆法作为地基加固和地基防渗处理，注浆效果的检查还没有比较合适的标准，但一般常用下列几个方法判断：
　　1）射线检测，测定密度，注浆前后对比。
　　2）弹性波法，测定注浆前后，地基的波速以判定弹性模量的变化。
　　3）浆液的灌入量，同一地区路基的差异不是很大，可以根据各孔段的单位灌入量来衡量。
　　4）压水试验，检查孔做压水检验，以单位吸水量值表示幕体的渗透性。
　　5）抽芯室内试验；现场荷载试验。
　　三、加固方案设计
　　（1）放线
　　按注浆孔布置图尺寸进行放样，其间距误差控制在10 cm以内。
　　（2）钻机就位、成孔
　　按现场测点位置，准确就位，并校正钻杆的垂直度，垂直偏差应小于1%,钻孔采用干法钻进，要求成孔至设计深度，孔径为！150 mm。
　　（3）埋管
　　将加工好的"108 mm注浆花管插入已成的孔内，再往钢管内填入混凝土封口。
　　（4）压浆
　　注浆开始前应充分做好准备工作，包括机械器具、仪表、管路、注浆材料、水和电等的检查及必要的试验，注浆一经开始即应连续进行，力求避免中断。注浆的流量一般为7~10 L/s,浆液须经高速搅拌均匀理后，才能压注，并应在注浆过程中不断搅拌，浆液在泵送前应经过筛网过滤。注浆开泵，压力由小到大，注浆量也逐渐增加，当压力达到1.0 MPa时，稳定3 min,则完成一孔的注浆。若注浆量超常增大时，说明该孔可能与裂隙连通，应暂停注浆；待浆液凝固一段时间后再注浆，以免浆液损失对加固造成影响。
　　（5）清洗并移位
　　注浆完毕后，应用混凝土填（封）孔，封填深度不小于30 cm,待混凝土终凝后才能移位至下一孔进行注浆。
　　四、施工注意事项
　　注浆孔平面按梅花形均匀分布，钻孔深度可根据填土的高度及现场实际填料的密实度、压实度进行确定；注浆的顺序是先注边缘孔，后中间孔，同排注浆，孔实行跳隔（至少两孔）施工；施工边孔时，应注意观察路基或构造物的稳定。浆液选用水灰比（重量）应为水：水泥=0.5~0.9:1,所用的水泥采用42.5R普通硅酸盐水泥；为使注浆流畅，注浆孔应至少长出注浆管25 cm;注浆管与注浆孔间孔隙必须用水泥封堵，封堵长度不小于30 cm,待封堵孔隙水泥终凝后才可注浆。
　　注浆技术由于设备简单，施工方便，在山区公路路基沉陷的病害处治中，是一种很有效的方法。施工过程中，应加强施工质量的控制与监督，确保注浆质量达到预期的效果。