化學(xué)灌漿技術(shù)在橋涵臺背路基沉降治理中的應(yīng)用

黎春偉

【摘 要】橋涵臺背路基下沉是高速公路常見的質(zhì)量通病之一，導(dǎo)致行車跳車，影響行車舒適和安全，必須及時修復(fù)病害，確保高速公路安全暢通。文章結(jié)合G75蘭海高速南寧至南間段橋涵臺背路基下沉化學(xué)灌漿治理的工程實踐，分析病害產(chǎn)生的原因，介紹化學(xué)灌漿的原理、灌漿材料、設(shè)備選用、施工工藝、質(zhì)量檢查、加固效果評價等。

【關(guān)鍵詞】高速公路;橋涵臺背;路基沉降;化學(xué)灌漿

【中圖分類號】U416.2;U418.6【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1674-0688（2020）07-0093-03

0 引言

路基化學(xué)灌漿就是在確定下沉路基定孔、鉆孔、安裝灌漿管后，通過灌漿機器設(shè)備在一定的壓力下把混合料配制的灰漿灌注到路基，通過“圍、擠、壓”的施工工序，把路基的空隙和軟弱層填充密實固結(jié)并抬升沉降，達(dá)到加固公路路基路面和消除橋頭跳車病害的目的。路基化學(xué)灌漿的養(yǎng)護技術(shù)具有施工時間短、開放交通時間快、成本低、占地面積小、生態(tài)環(huán)保等特點，灌漿效果良好，是公路養(yǎng)護維修經(jīng)常使用的處理方法。

1 橋涵臺背路基下沉的原因

（1）由于施工面積小，無法使用壓路機碾壓，主要采取強夯及人工夯，因此橋涵連接路基壓實度難以達(dá)到設(shè)計要求，容易造成路基下沉。

（2）工程質(zhì)量原因：施工中使用材料把關(guān)不嚴(yán)或不按技術(shù)規(guī)范分層壓實或漏壓，導(dǎo)致壓實度未達(dá)到要求而造成路基沉降。

（3）地基處理不符合要求導(dǎo)致承載力不足，在車輛荷載作用下容易造成路基下沉。

（4）路基壓縮固結(jié)沉降，隨著時間的變化，填土較高的橋涵連接路基也可能產(chǎn)生沉降。

2 路基化學(xué)灌漿的原理

通過灌漿設(shè)備在一定的壓力下把混合料配制的灰漿灌注到路基，通過“圍、擠、壓”的施工工序，把路基的空隙和軟弱層填充密實并固結(jié)，改變土體結(jié)構(gòu)而形成新的地質(zhì)土，提高路基填土的力學(xué)強度，達(dá)到補強加固的作用，同時在壓力的作用下適當(dāng)抬升抬平路基路面，消除路基下沉引起的明顯跳車。

3 橋涵臺背路基下沉的確定

（1）臺背路面輕微沉降：沉降值≤2 cm，有輕微跳車現(xiàn)象。

（2）臺背路面沉降較大：沉降值>2 cm且≤5 cm，橋頭跳車明顯。

（3）臺背路面明顯沉降：沉降值>5 cm，橋頭跳車嚴(yán)重。

4 工程概況

G75蘭海高速公路K1990+532—K2040+900路段于1998年12月前建成通車。K1993+900—2039+250路段于2013年1月廣西沿海高速公路改擴建工程進(jìn)行6改8車道施工，并于2015年9月交工驗收合格后交付沿海高速公路分公司管養(yǎng);K1990+532—K1993+900路段于2015年3月進(jìn)行6改8車道改擴建施工，并于2016年7月交工驗收后交付運營公司管養(yǎng)。通車2～3年后發(fā)現(xiàn)如下橋涵臺背路基沉降的病害。

（1）G75K1991+722明涵通道上行兩端臺背路基路面沉降較大，沉降值>2 cm且≤5 cm，橋頭跳車明顯，路面積水，兩端臺背均出現(xiàn)路面裂縫，該通道為新建明涵通道，間距10 m左右的舊通道因不滿足行人行車的原因被廢棄，經(jīng)勘查判斷是臺背路基的壓實度不足導(dǎo)致路基下沉。

（2）G75K2015+036明涵通道下行兩端臺背路基路面輕微沉降，沉降值<2 cm，有輕微跳車現(xiàn)象，兩端臺背均出現(xiàn)路面裂縫。該通道為新建明涵通道，間距10 m左右的舊通道因不滿足行人行車的原因被廢棄，經(jīng)勘查判斷是臺背路基壓實度不足導(dǎo)致路基下沉。

（3）G75K1993+936明涵通道下行兩端臺背、上行南寧端臺背的路基路面輕微沉降，沉降值<2 cm，有輕微跳車現(xiàn)象，臺背均出現(xiàn)路面裂縫，經(jīng)勘查判斷是臺背路基壓實度不足導(dǎo)致路基下沉。

（4）G75K1997+430那馬互通立交跨線橋下行南寧端臺背路基路面輕微沉降，沉降值<2 cm，有輕微跳車現(xiàn)象，臺背出現(xiàn)路面裂縫。

針對上述橋涵臺背路基下沉的病害，考慮場地施工條件，本著安全、治理徹底、經(jīng)濟合理、輕重緩急等原則，在2018年8月和2019年8月的橋涵臺背下沉路基治理專項工程中均采取了化學(xué)灌漿技術(shù)的處理方法進(jìn)行治理。

5 路基深層灌漿施工準(zhǔn)備

5.1 施工機械設(shè)備

根據(jù)工程規(guī)模、施工質(zhì)量和進(jìn)度要求配置合適的施工機械，其技術(shù)性能應(yīng)滿足路基深層灌漿施工的要求，主要的施工設(shè)備見表1。

5.2 混合料組成設(shè)計

注漿材料及相關(guān)指標(biāo)見表2。

表2中的配比是指水泥∶粉煤灰∶水∶助劑1∶助劑2;其中，助劑1和助劑2為具有早強、減水、微膨脹性能的復(fù)合型添加劑材料;水泥是P.O42.5水泥，粉煤灰是干排Ⅱ級以上的粉煤灰，水為人畜飲用水。

6 施工工藝

6.1 工藝流程圖

工藝流程圖如圖1所示。

6.2 布孔

在沉陷路面上布置灌漿孔，采用梅花狀分布，孔的間距為1～2 m，排距為3～4 m，具體布孔可根據(jù)現(xiàn)場情況適當(dāng)調(diào)整，調(diào)平過程中根據(jù)現(xiàn)場情況增加灌漿孔。在作邊坡加固和橋頭臺背處理時，外圍的兩排孔要加密、加深。

6.3 鉆孔

采用潛孔鉆機或人工成孔技術(shù)鉆孔，孔的深度根據(jù)加固范圍確定，孔深2.5～6 m，達(dá)到密實土體即可。

6.4 觀測

施工過程中做好觀測工作，記錄灌漿前的觀測工作，測量并記錄路面平整度及灌漿孔深，拉線做好標(biāo)記，控制好路面橫向坡度，保證排水順暢。在調(diào)平過程中拉線標(biāo)記，隨時觀測路面抬升量，確保調(diào)平后路面的平整度;隨時觀察灌漿過程中路基情況，如出現(xiàn)漿液冒出路基時，相應(yīng)的漿孔應(yīng)停止灌漿，等待路基漿液固結(jié)后再繼續(xù)灌漿，避免水泥漿浪費;調(diào)平過程中應(yīng)逐步抬升沉陷路面，不可一次性抬升到位，防止灌漿過程中出現(xiàn)過度抬升路面造成隆起，形成新的路面病害。

6.5 安裝灌漿管

為防止塌孔，成孔后要及時下注漿管，灌漿管底應(yīng)達(dá)到孔底。對于分層注漿，下管時要在灌漿管和兩層注漿管上做好明顯的標(biāo)記。在封孔時，要注意保護排氣管的暢通。封孔料用水泥、粉煤灰漿體即可（也可以采用水泥砂漿）。

6.6 壓漿的順序

按照先外圍、再內(nèi)部的方法進(jìn)行注漿。

6.7 注漿壓力

注漿的壓力要根據(jù)現(xiàn)場的具體情況靈活掌握，對于路基加固處理，外圍壓力要小，內(nèi)部壓力要大，以達(dá)到設(shè)計要求。根據(jù)以往經(jīng)驗，作邊坡穩(wěn)固或橋頭跳車處理時外圍管的壓力與邊坡的密實情況相關(guān)，壓力大時極易造成漿體沿邊坡外溢。正常情況下，漿液凝固時間控制在90 s內(nèi)，壓力一般控制在0.5～4 MPa。

6.8 結(jié)束灌漿的判斷

根據(jù)灌漿壓力（≥1.5 MPa）、進(jìn)漿速率、單孔抬升量（≤5 cm）、路面平整度等綜合因素判定單孔灌漿的時間。當(dāng)進(jìn)漿速率≤5 L/min時，土體已經(jīng)密實。在灌漿過程中應(yīng)避免壓力過大，單孔抬升量不宜過大，防止超抬引起新的路面病害。

6.9 封孔養(yǎng)生

在壓漿后1～2 h，將堵孔的鉆芯取出，用速凝水泥修補料將孔封好，刮平，其中封孔時的深度應(yīng)在10 cm以上，并及時對場地進(jìn)行認(rèn)真清掃，保持路面整潔。灌漿完成后，應(yīng)有足夠的養(yǎng)生時間，確保在開放交通時漿體有足夠的強度。養(yǎng)生時間應(yīng)在完成灌漿4 h后方可開放交通。

7 施工質(zhì)量檢驗

（1）所用的主材料要有合格證和相關(guān)資料。

（2）觀察法：觀察路面的情況，要求完工后的路面整潔，行車無明顯跳車。

（3）測量法：測量路面的平整度，要求灌漿范圍內(nèi)用15 m拉線，線與路面的間隙≤15 mm。

8 加固效果評價

以2018年和2019年G75蘭海高速南寧至南間段橋涵臺背路基下沉治理工程采取的深層路基化學(xué)灌漿處理為例，具體應(yīng)用效果總結(jié)如下。

（1）路基深層灌漿后原有的沉陷被抬起，路面整潔平順，原橋涵臺背路面裂縫寬度明顯減少或消失，灌漿范圍內(nèi)15 m拉線，線與路面的最大間隙≤10 mm，行車跳車消除或不明顯。

（2）路基已經(jīng)得到了進(jìn)一步的擠密填實，在對原路面裂縫等病害修復(fù)后，在一定時期內(nèi)不會產(chǎn)生新的沉降。經(jīng)過3～12個月的觀測，橋涵臺背路基穩(wěn)定，尚未出現(xiàn)沉降及橋頭跳車的現(xiàn)象，治理效果良好，為類似下沉路基加固提供借鑒經(jīng)驗。

（3）加固效果表明，化學(xué)灌漿技術(shù)在橋涵臺背路基下沉的病害治理中不損壞結(jié)構(gòu)物的情況下施工方便、快捷，加固抬平路基，恢復(fù)路基功能，消除橋頭跳車，效果良好，社會效益和經(jīng)濟效益顯著，是治理橋涵臺背路基下沉及橋頭跳車的有效方法之一。

9 文明施工，避免污染高速公路環(huán)境

施工過程中應(yīng)及時收集現(xiàn)場垃圾，清掃、沖洗路面，保持施工段內(nèi)的路基、路面的整潔，建筑垃圾應(yīng)放置到指定的地點。

10 結(jié)語

化學(xué)灌漿加固技術(shù)因其經(jīng)濟實用性而廣泛應(yīng)用于公路路基沉降治理中，能有效地讓下沉路基路面的病害得到及時治理，達(dá)到提高公路質(zhì)量、降低養(yǎng)護成本的良好效果。本文是筆者在G75蘭海高速公路南寧至南間段橋涵臺背路基下沉化學(xué)灌漿專項工程管理的實際工作中總結(jié)的一點體會，希冀給同行或類似工程帶來一些意見及參考。

參 考 文 獻(xiàn)

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