总３４３／３４４期 交通世界・建养机械 ２０１５年第１／２期（１／２月上） 注浆加固技术在公路路基塌陷修复中的应用 曲宾林 （衡水市公路勘测设计所，河北衡水０５３０００） 摘要：随着我国公路建设事业的不断发展，道路修复工程量也Ｅｌ益加大。本文以位于河北省境内的黄石高速武强县段 为实例，简单介绍了注浆加固技术，之后较为详细的说明了该项技术在路基塌陷快速修复工程中的应用情况，－ｊ．－￣以 后类似的工程提供一些可借鉴的施工经验。 关键字：注浆加固技术；路基塌陷；修复；应用 中图分类号：Ｕ４１２．３６＋６ 文献标识码：Ａ ０引言 长久以来，公路运输始终在我国运输总量中占据主 导地位。根据交通运输部最新的统计结果显示：２０１４年 我国公路货运量达３８０亿吨，占总运输量的７８．８％；而公 路客运量所占总客运量的比重更是超过９５％。由此可见 公路运输对于国民经济的发展和人们的日常生活至关重 要。但由于施工技术、使用年限以及地质条件等多方面 的影响，在我国需要修复的公路数量巨大，尤其是路基 塌陷灾害，将直接造成道路中断。注浆加固技术作为塌 图１：公路路基损毁现场 陷路基修复的一种方法，近年来得到广泛应用。 ３注浆加固技术在路基塌陷修复工程中的应用 ｌ注浆加固技术介绍 注浆加固公路路基的施工工序总体可分为：设计工 目前，注浆加固技术在建筑工程、隧道（巷道） 作一准备机械设备一钻孔一放置套管一注浆一封孔一施 工程以及水利工程中都得到广泛应用。此项技术的本质 工质量检测。下面按照此施工工序进行详细介绍分析。 是通过采用适当的方法将一些固化后强度较高的浆液注 ３．１设计工作 入到岩土地基、围岩等裂隙和孔洞中，置换出其中的空 施工设计涉及到的工作很多，包括确定钻孔深度、 气，通过粘结、固化来改善岩土的力学性质。 钻孔排布方式及密度等参数。 现在已有的注浆材料有水泥浆液、化学浆液和混合浆 ３．１．１钻孔深度的确定 液，一般常用的为水泥浆液。而注浆方法有高压喷射注浆和 通过分析本路段的地质情况，位于第四层的粘土层 静压注浆两种，在大多数工程中，多采用静压注浆方法。 其压缩模量和承载力已经满足要求，且没有遭到破坏， 所以加固对象应是位于其以上的土层。通过计算，粘土 ２工程概况 层之上的土层总厚度约为１８ｍ，所以虽终确定本项目的 黄石高速位于河北省境内，是连接黄骅和石家庄两 钻孔深度为１８ｍ。 市的重要交通线。２０１３年中旬，由于大雨影响而导致黄 ３．１．２钻孔排布方式设计 石高速武强县路段发生路基塌陷事故，公路损毁长度达 钻孔的排布方式是按照注入浆液的有效扩散范围进 ３５ｍ，路基损毁严重（见图１）。 通过打钻取芯，得到该路段地质情况从上到下依次 表１：注浆扩散半径经验数值一览表 为：厚度为０．８一ｌｍ的杂填土，力学性能很差且不稳定； 粘土 砂土 黄土 渗透系数／ 加固半径 渗透系数／ 加固半径 渗透系数／ 加固半径 厚度为０．６ｍ的粉质粘土层，压缩模量为４ＭＰａ，承载力为 ｍｄ一１ （ｍ） ｍｄ．１ （ｍ） ｍｄ．１ （ｍ） ８５ＫＰａ；厚度为１ ６ｍ的淤泥质土，压缩模量为２ＭＰａ，承 Ｏ－３．０．５ Ｏ．４—０．６ ２．５ Ｏ．５．Ｏ．８ Ｏ．１．Ｏ－３ Ｏ．３ Ｏ ５ 载力为６５ＫＰａ；粘土层，压缩模量为１２ＭＰａ，承载力为 Ｏ．５—１．Ｏ Ｏ．６．０．８ ５ １Ｏ Ｏ．８．１．５ ０－３．Ｏ．５ Ｏ ５一Ｏ．８ １８５ＫＰａ。经过分析，决定采用注浆加固技术对第三层淤 １．Ｏ．２．Ｏ ０．８—１．Ｏ １０．２０ １．５－２．５ ０ ５．１．０ Ｏ．８．１．Ｏ 泥质土进行重点加固，以保证路基强度足够大。 ２．Ｏ．５．Ｏ １．０．１．５ ２０—５０ ２．５．４ １．０．２．Ｏ １．０—１．５ 收稿日期：２０１５—２—８ 作者简介：曲宾林，助理工程师，本科，主要研究方向为道桥设计及施工。 ８８ 行设计的，其经验数据见表１（在０．３ＭＰａ压力下），应 保证各个钻孔浆液能够相互叠加。钻孔布置形式有矩形 和梅花桩形两种，在施工中一般采用后者。 通过理论计算和现场试验，最终确定本项目的钻孔 间距和排距都定为０．５ｍ，具体形式如图２所示。 ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ 图２：注浆子Ｌ分布示意图 ３．２机械准备及钻孔工作 机械选型的主要标准是满足生产需要。在本项目 中，选择的是ＹＺＴ１０Ｄ型号钻机，两台ＳＹＢ５０型液压注 浆泵，注浆管为（ｐ ２５ Ｘ ４无缝钢管，每段长度为１．５ｍ，此 外还有一台灰浆搅拌机和两套输送胶管，每套胶管长度 为５０ｍ。 在钻孔位置固定好钻机，需注意的是在钻孔作业 一周前，应保证施工区域土层湿度较低，若湿度过大会 影响钻进速度和成孔质量。在本项目中，由于孔间距较 小，所以规定纵向和横向误差不超过１０ｃｍ，在钻进中 应时刻监测，保证钻孔的垂直度。由于本项目的钻孑Ｌ 没有到达岩层中，所以钻进较为顺利，但应控制钻进 速度不得过快，保证成孔质量。钻孔深度应比规定大 １０～２０ｃｍ。 ３．３放置套管、注浆和封孔作业 当钻孔作业完成之后，就要进行下放套管。通过现 场试验，最上面５ｍ厚的土层通过填筑压实后，其承载强 度满足相关标准，所以在本项目中，套管下放量为６ｍ。 注浆作业是整个加固工程的核心部分，本项目中用 到的浆液为纯净水泥浆，水泥型号为ＰＯ３２．５Ｒ，水灰比 为０．８：１－１：１。通过理论计算（见公式１、２）和现场试 验最终确定注浆压力、注浆量等参数。 ６／￣．Ｑ： 一 ．Ｉｎ ’ 巧’ ｒ （１） 式中：Ｐ ——半径ｒ处的注浆压力； Ｐ。——注浆孔内的压力； ——浆液运动粘度； Ｑ——注浆量； ８。——初始裂缝宽度； ｒｃ——注浆孔半径。 通过理论计算和现场试验，最终确定本项目注浆加 固压力为０．２—０．３ＭＰａ。 Ｑ 积 ，’ｎａｂ ｆ２１ 式中：Ｏ——注浆量； Ｒ——浆液扩散半径； 路基工程 ｓＵ８ＧＲＡＤＥ ＥＮＧｌＮＥＥＲ｜ＮＧ ｌ——注浆管长度； ｎ——地层孔隙率； 仅——地层填充系数，一般取０．８； １３——浆液填充系数，取值１．１－１．２。 设计要求本工程地基处理后其承载力应达到 １２０ＫＰａ，据此计算每米钻孔需消耗水泥约２０ｋｇ，现场试 验得到的数据为２５ｋｇ．￣右，所以最终确定本项目水泥量 ，按照３０ｋｇ／￣Ｌ・ｍ进行作业。 在注浆作业时，注浆压力是在一定范围内变化的， 技术人员应随时监测压力变化，若较长时间持续超过规 定压力，则停止作业并查明原因。因为压力持续过大会 导致土层被浆液破坏。当达到以下条件则可停止注浆： 注浆管压力维持在较高水平不再降低，且浆液注进量不 再明显增长；冒浆点超过注浆范围３ｍ左右；注浆量不低 于设计值的８５％。注浆作业结束之后，采用Ｃ １ ５型混凝土 将钻孔回填封闭。 ３．４施工效果检测 在本项目中，对钻孔的施工质量检测数量不低于总 量的３０％，检测方式为钻探取芯和物探相结合，重点检 测了中间位置的钻孔，检测项目包括浆液扩散半径及深 度、注浆过后土层的承载力等。通过检测结果使本项目 施工加固合格率达到１００％。 ４结束语 在完成注浆加固施工一年多以来，本段道路路面未 出现裂缝、渗水等现象，路基下降量满足相关要求，承 载能力明显增强，取得了较好的经济效益和社会效益。 注浆加固技术已经很成熟，但对设计和施工人员的专业 素质要求较高，在施工中各单位应严格按照设计标准进 行，这才是保证质量合格的有力保证。 参考文献： ［１］罩柳华，马文军等．压力灌浆法在粘土岩溶土洞加固 中的应用［Ｊ］．广西土木建筑，２００９，２４（４）：１８７． １９０． ［２】齐敬，李木林．劈裂灌浆加固黄土地基的探讨［Ｊ］．西部 探矿工程，２００５，７（４）：３９．４２． ［３］凌君安．高压注浆技术在桩基加固处理中的应用Ⅲ．福 建建材，２０１２，５（８）：２２．２４． ［４］张寒，李晓林．注浆法在路基加固处理中的应用『Ｊ］．中 国市政工程，２０１０，６（１６）：３２．３３． ［５］秦建国，李树鹏．注浆效果检测技术的发展方向『Ｊ］．城 市交通科技，２０１２，８（２６）：４５．４６． ８９