袖閥管注漿技術(shù)在公路路基工程中的應(yīng)用
袖閥管注漿作為一種成熟、先進(jìn)的注漿工藝，被廣泛地應(yīng)用于基坑帷幕、地基及壩區(qū)加固等工程之中，擁有極為廣闊的應(yīng)用前景。袖閥管注漿是將袖閥式注漿管通過鉆孔下人地層，采用分段注漿工藝，使?jié){液在壓力條件下，較均勻地進(jìn)人地層，以達(dá)到漿液在地層中分段可控、均勻擴(kuò)散的目的。
1、工程概況
某高速公路某標(biāo)段地處低山丘陵區(qū)，沿線地形起伏，山高坡陡，河谷深切，山體交錯(cuò)，地形復(fù)雜，施工場(chǎng)地狹窄。該區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，夏熱冬暖，四季分明，雨量充沛，且多為集中暴雨，往往形成山洪暴發(fā)，對(duì)山坡及建筑物沖刷嚴(yán)重，并存在地下水作用。地質(zhì)資料揭示，該填方路基段位于古滑坡遺址之上，雖經(jīng)專家論證，古滑坡較為穩(wěn)定，但應(yīng)采取安全保證措施，加強(qiáng)安全儲(chǔ)備。
由于場(chǎng)地狹小、施工組織等原因，其中某段路基在邊坡施工中為刷方土體及棄碴所填，未按規(guī)范進(jìn)行分層選料及碾壓。由于路基填方體多為前期坡面強(qiáng)風(fēng)化破碎巖體，承載力及密實(shí)度均難以達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。因此，為確保工程質(zhì)量及建成后的運(yùn)營(yíng)安全，必須對(duì)該段路基進(jìn)行有效處理。
2、方案選擇及確定
根據(jù)目前情況，該段路基處理常用的方案有兩種：翻填夯壓和注漿加固。
由于工程地質(zhì)復(fù)雜，施工難度高，工期壓力大，如采用挖方翻填夯壓不僅難以保證工期，而且由于施工場(chǎng)地狹窄，機(jī)械施工難度極大，質(zhì)量也難以保證。
據(jù)此，相關(guān)專家認(rèn)為，注漿加固是行之有效的辦法。通過從地表注漿使填方體之間空隙得以密實(shí)充填，使填方體同滑坡面的聯(lián)結(jié)力增大，提高路基承載力，從而使路基各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到規(guī)范要求。
地表注漿形式多樣，而后退式袖閥管注漿工藝則以其獨(dú)具的特點(diǎn)不僅可以滿足現(xiàn)場(chǎng)的可操作性，還能較好地保證注漿效果：
?、?注漿深度大、可注性好；
?、?可分段注漿，從而解決不同地層吸漿能力不同的問題；
?、?可根據(jù)需要進(jìn)行重復(fù)注漿；
?、?注漿過程中發(fā)生冒漿和串漿的可能性?。?
?、?鉆孔、注漿可平行作業(yè)，有利于提高工作效率。
采用袖閥管注漿工藝對(duì)地層進(jìn)行充填固結(jié)在鐵路、煤礦采空區(qū)及水電工程中較為普遍，但在提高高速公路路基承載力及密實(shí)度方面尚較少運(yùn)用，存在填方體不均勻、注漿范圍不易控制、地層參數(shù)難以準(zhǔn)確掌握等困難，因此施工中需要進(jìn)行全面、完整的設(shè)計(jì)和嚴(yán)格的施工工藝控制，并根據(jù)實(shí)際情況不斷優(yōu)化施工參數(shù)，遵循動(dòng)態(tài)控制原則，最終得到較為滿意的效果。
3、注漿設(shè)計(jì)
該段古滑坡堆積土沿路線寬約100 m，縱長(zhǎng)約200m，在路線附近厚14.6 m。根據(jù)滑坡上邊坡以上和路基部分上、下兩塊滑體受力計(jì)算結(jié)果，對(duì)于古滑坡段除對(duì)邊坡進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索地梁進(jìn)行錨固外，路基左側(cè)采用5根預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁，并將原設(shè)計(jì)擋土墻改設(shè)為7根抗滑樁，以確保古滑坡的穩(wěn)定（圖1），在此基礎(chǔ)上進(jìn)行路基充填注漿設(shè)計(jì)。
圖1 抗滑樁設(shè)計(jì)斷面圖
3.1 設(shè)計(jì)原則
?、?針對(duì)該段堆積體的類型和地質(zhì)條件，采用相應(yīng)的注漿措施充填固結(jié)路基，提高路基密實(shí)度；
?、?抗滑樁間注漿材料選用擴(kuò)散范圍可控性較好的普通水泥一水玻璃雙液漿，路基固結(jié)注漿材料選用可注性好、經(jīng)濟(jì)合理的水泥粉煤灰漿作為主材；
?、?底部預(yù)留滲水通道，防止因注漿阻塞地下水通道后，路基一側(cè)積水而對(duì)路基及古滑坡穩(wěn)定不利，同時(shí)考慮到此處為穩(wěn)定滑坡體，帷幕及路基注漿深度僅深入原地表以下、滑面以上；
?、?采用后退式分段靜壓注漿工藝，要求均勻充填及固結(jié)地層；
?、?遵循動(dòng)態(tài)原則，即施工過程中根據(jù)施工實(shí)際對(duì)施工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，確保注漿效果。
3.2 注漿設(shè)計(jì)
注漿漿目的及工藝、材料合理選擇并確定，本工程注漿分為抗滑樁問帷幕注漿及路基充填固結(jié)注漿兩部分。
?。?） 抗滑樁間帷幕注漿
K73+84.5～+154．5段抗滑樁間帷幕注漿設(shè)計(jì)孔間距為1 m，排間距為0.9m，擴(kuò)散半徑為0.6m，漿材選用普通水泥一水玻璃雙液漿，帷幕深度以進(jìn)入原地表以下2 m為宜（圖2）。
圖2 抗滑樁問帷幕注漿孔位設(shè)計(jì)圖（單位：m）
圖3 路基固結(jié)注漿孔位設(shè)計(jì)圖（單位：m）
（2） 路基充填固結(jié)注漿
抗滑樁側(cè)路基固結(jié)注漿設(shè)計(jì)孔間距為2 m，排間距為1.8 m，擴(kuò)散半徑為1.2 m，漿材選用水泥粉煤灰漿，注漿深度以進(jìn)入原地表以下2m為宜（圖3）。
?。?） 注漿設(shè)計(jì)參數(shù)
根據(jù)工程類比及施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合工程特點(diǎn)及注漿目的等因素，確定本工程注漿參數(shù)如表l所示。
表1 注漿設(shè)計(jì)參數(shù)
4、注漿試驗(yàn)
為保證注漿質(zhì)量，進(jìn)一步確定合理的漿液配比及注漿參數(shù)，注漿施工前進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)段施工，對(duì)設(shè)計(jì)注漿參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整。
4.1 室內(nèi)試驗(yàn)
針對(duì)注漿目的和注漿材料的可注性主要對(duì)普通水泥一水玻璃雙液漿的漿液配比、膠凝時(shí)間及水泥粉煤灰漿液的可注性等進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2
一表4。
表2 水泥粉煤灰漿液稠度試驗(yàn)成果表
表2中漿液標(biāo)準(zhǔn)稠度均>10 s，可滿足充填地層空隙過程中漿液流動(dòng)滲透要求。
表3 普通水泥一水玻璃雙液漿配比試驗(yàn)結(jié)果
從表3、表4可以看出，各組配比均可滿足施工及樁間止?jié){強(qiáng)度要求，但第一組配比中水灰比較大，可達(dá)到經(jīng)濟(jì)高效的目的，現(xiàn)場(chǎng)可選用第一組配比作工程試驗(yàn)。
表4 水泥一水玻璃雙液漿強(qiáng)度試驗(yàn)成果表
4.2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)
由于地層的不均勻性及雙液漿凝膠時(shí)間較快的特點(diǎn)，注漿之前需在適當(dāng)?shù)奈恢眠x取試驗(yàn)段，按設(shè)計(jì)及室內(nèi)試驗(yàn)所確定參數(shù)進(jìn)行注漿施工，對(duì)注漿效果進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估，同時(shí)還能達(dá)到熟練工藝操作的目的。
試驗(yàn)段注漿鉆孔實(shí)施過程中，由于抗滑樁鎖口的影響，地面上布孔區(qū)域減小，難以嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)進(jìn)行布孔，經(jīng)過分析，采取了將樁間注漿孔數(shù)減少，而間距、深度及注漿總量均保持不變的措施。試驗(yàn)段帷幕注漿孔為8個(gè)，路基注漿孔為52個(gè)。
試驗(yàn)段施工完成后，對(duì)注漿效果進(jìn)行了檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)地層吸漿量較大、壓力變化較小，巖芯中可見以滲透為主形成的不均勻漿脈，基本達(dá)到了充填空隙、形成止?jié){帷幕的效果，但注漿量需加大。根據(jù)效果分析，進(jìn)一步確定注漿施工參數(shù)如表5所示。
表5 注漿施工參數(shù)表
5、注漿施工工藝
5.1 袖閥管注漿工藝流程
樁間帷幕和路基注漿施工均采用后退式袖閥管分段注漿工藝，即采用地質(zhì)鉆機(jī)垂直于地面鉆孔，下入袖閥管后，通過雙液注漿泵進(jìn)行后退式分段注漿，較均勻地固結(jié)充填地層空隙。其施工工藝流程如圖4。
圖4 后退式袖閥管注漿工藝流程圖
5.2 注漿工藝控制
由于注漿不同于其它工藝，施工中存在地層復(fù)雜、漿液流動(dòng)隨意性較大等困難，在嚴(yán)格工藝控制的同時(shí)重視過程控制，根據(jù)試驗(yàn)段施工及注漿效果分析，施工中采取以下措施以保證注漿質(zhì)量：
?、?跳孔跳排間隔注漿：路基注漿第一步注奇數(shù)排奇數(shù)孔，第二步注偶數(shù)排奇數(shù)孔，第三步將余下孔依次由外向內(nèi)注，帷幕注漿則采用先外側(cè)后中間的注漿順序；
?、?定量定壓注漿：外側(cè)先注孔采用以定量為主進(jìn)行控制，而內(nèi)側(cè)后注孔則以壓力控制為主；
?、?結(jié)合注漿壓力分析地層吸漿量，針對(duì)注漿不足的孔進(jìn)行補(bǔ)注；
④ 注意觀察壓力、流量、漿液及周圍環(huán)境變化，并及時(shí)調(diào)整注漿參數(shù)，做到施工過程動(dòng)態(tài)控制。
6、效果檢查
注漿結(jié)束后，結(jié)合本工程注漿目的及特點(diǎn)，采用了分析法、取芯觀察法、注水試驗(yàn)法及重力觸探法等手段對(duì)注漿效果進(jìn)行了檢驗(yàn)及評(píng)價(jià)，結(jié)論如下：
?、?通過注漿記錄數(shù)據(jù)對(duì)注漿過程進(jìn)行分析及注漿量反算等方法，從理論上驗(yàn)證了注漿效果；
② 巖芯中可明顯觀察到灰褐色漿液擴(kuò)散脈分布，并具有一定強(qiáng)度；
?、?通過注漿區(qū)域及未注漿區(qū)域注水試驗(yàn)對(duì)比分析，注漿后地層滲透系數(shù)達(dá)1.017×10cm/s（4
#），而注漿前地層試驗(yàn)孔內(nèi)注水時(shí)水位無法穩(wěn)定，具有顯著區(qū)別；
?、?重力觸探試驗(yàn)成果表明，固結(jié)注漿區(qū)域比未固結(jié)注漿區(qū)域觸探錘擊數(shù)高一倍以上。
綜上所述，路基填方體通過袖閥管注漿，其密實(shí)度和承載力有了較大提高，滿足了相關(guān)路基指標(biāo)的要求。
7、結(jié)束語
后退式袖閥管注漿在公路路基處理中的成功應(yīng)用，對(duì)于高速公路工程具有較高的推廣價(jià)值，為充分發(fā)揮袖閥管注漿的作用，應(yīng)結(jié)合工程特點(diǎn)，對(duì)袖閥管注漿參數(shù)及影響注漿效果的因素進(jìn)行分析探討，以期在今后的工程應(yīng)用中能不斷得以改進(jìn)。
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