韓蘇

（中鐵二十二局集團(tuán)第五工程有限公司,重慶 400700）

我國(guó)是世界上高速公路運(yùn)營(yíng)里程最長(zhǎng)的國(guó)家之一,而隨著我國(guó)交通運(yùn)營(yíng)事業(yè)的快速發(fā)展,高速公路建設(shè)及運(yùn)營(yíng)的規(guī)模還在不斷擴(kuò)大[1]。在已開通運(yùn)營(yíng)的高速公路中,由于路基施工過程中臺(tái)背、涵洞背、擋墻背（“三背”）填筑及碾壓密實(shí)的難度較大,時(shí)常造成高速公路在此薄弱地段出現(xiàn)不均勻沉降,同時(shí)在強(qiáng)降雨、超載車輛的荷載作用等因素的影響下,引發(fā)更大規(guī)模的沉降、跳車現(xiàn)象,嚴(yán)重影響高速行車安全[2]。本文以某已運(yùn)營(yíng)高速公路為依托,重點(diǎn)介紹了鉆孔注漿、路面抬升等技術(shù)措施對(duì)路基沉降段進(jìn)行治理,達(dá)到了良好的治理效果。

1 工程概況

某高速位于四川省南部,全長(zhǎng)126.3 公里。項(xiàng)目建成對(duì)完善成都經(jīng)濟(jì)圈交通路網(wǎng),形成與成渝、成自瀘、成雅等對(duì)外放射高速公路有效連接和構(gòu)成成都經(jīng)濟(jì)區(qū)“一小時(shí)城市生活圈”等具有重要意義。該高速公路于2017 年底建成通車,在建成使用兩年半后,部分臺(tái)背、涵洞背、擋墻背（“三背”）及填方路基段出現(xiàn)了不同程度的沉降變形,據(jù)觀測(cè)評(píng)估共計(jì)4 處較為嚴(yán)重的路面跳車路段,具體里程樁號(hào)如表1 所示。

表1 較為嚴(yán)重的路面跳車工點(diǎn)表

2 漿液材料的選擇及配比

為提高路基強(qiáng)度,考慮技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)合理性,采用水泥漿液。其主要功能是注漿形成的水泥復(fù)合材料有相對(duì)良好的物理力學(xué)性能和耐久性,綜合考慮材料來源和成本投入。水泥漿是顆粒型,為了改善漿液灌注性能,改善填充能力和穩(wěn)定性,有時(shí)需要添加各種添加劑[3-5]。配合比設(shè)計(jì)要首先滿足快速凝固的需求,快速提高早期強(qiáng)度要求,其次泥漿應(yīng)具有良好的穩(wěn)定性和流動(dòng)性?？紤]到實(shí)際情況,注漿量按每米孔深注漿水泥用量暫定為100Kg,水泥采用P·C42.5 硅酸鹽水泥配置,建議水泥漿液配比如下：

開灌：水:水泥=1:0.75（每孔灌入量不大于0.3m,每孔僅開灌一次,對(duì)于兩次鉆灌法,開灌只用于第二次主灌）

堵漏：水:水泥=1:1.5～1.2

一次鉆灌法主灌：水:水泥=1:1.1

兩次鉆灌法：第一次主灌：水:水泥=1:1.1

第二次主灌：水:水泥=1:1.1

注漿量計(jì)算：注漿量（m3）=設(shè)計(jì)孔深合計(jì)（m）×0.5（m3/m）。

3 施工材料及機(jī)械配備

為保證施工順利進(jìn)行,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況需求,擬配備機(jī)械設(shè)備及材料需求如表2-3。

表2 機(jī)械設(shè)備配置表

表3 施工材料需求表

4 注漿加固施工工藝

4.1 工藝流程（圖1）

圖1 注漿加固工藝流程

4.2 孔位布設(shè)處治范圍

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求,按照設(shè)計(jì)圖紙所示的范圍布設(shè)鉆孔,鉆孔放樣可采用皮尺或鋼卷尺,鉆孔應(yīng)逐排、逐孔編號(hào)[6]。

4.3 鉆孔

采用鋼制卷尺測(cè)量注漿具體孔位,偏差小于5 厘米,并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行標(biāo)記,采用潛孔鉆干鉆成孔,鉆頭直徑在91 毫米以上,同時(shí)空壓機(jī)接入鉆頭,借助風(fēng)壓保持孔內(nèi)清潔。在過程中要保持鉆頭的穩(wěn)定性,避免鉆頭因晃動(dòng)而產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn),垂直度偏差控制在0.3%以內(nèi)。

按照由外到內(nèi)順序分階段進(jìn)行鉆進(jìn),首先施作路肩側(cè)的孔位,再進(jìn)行路基范圍內(nèi)的孔位,防止?jié){液串孔。當(dāng)孔深超過5米時(shí),分兩次進(jìn)行漿液灌注,先進(jìn)行0-2.5 米范圍內(nèi)的鉆孔灌注,待其凝固后,再重新對(duì)2.5 米部分進(jìn)行鉆孔灌漿。對(duì)于部分工點(diǎn)較為松散的填筑體,若塌孔嚴(yán)重時(shí),必須下護(hù)壁花管,可采用花管跟進(jìn)注漿法施工以保證灌漿質(zhì)量。

4.4 下管

鉆孔檢查完成后,必須馬上安裝漿液注入管,以免成孔出現(xiàn)坍塌。漿液注入管應(yīng)下降到孔底之后,用清水沖洗,安裝注漿泵,并與漿液儲(chǔ)存槽的管路連接起來,檢測(cè)各接頭的密封性,確保沒有漿液泄漏。

4.5 注漿

注漿材料為P·C42.5 硅酸鹽水泥,使用高速攪拌機(jī)制備漿液,用高壓注漿泵注入漿液。漿液注入按照由外到內(nèi)的順序間隔進(jìn)行漿液注入,首先從處理區(qū)域的外側(cè)形成閉合環(huán),防止?jié){液從路基本體流出,再?gòu)奶幚聿课坏闹行拈g隔加密進(jìn)行漿液注入。

在注入漿液時(shí),配置止?jié){閥,保證漿液不會(huì)從鉆孔口噴出,并及時(shí)查看注漿壓力和孔口封堵情況。

當(dāng)設(shè)計(jì)孔深小于5m 時(shí),采用一次鉆孔注漿,注漿壓力0.3MPa（孔口壓力表值）；大于5m 時(shí),采用二次鉆孔注漿,分兩段實(shí)施鉆孔注漿,第一段為設(shè)計(jì)孔深的0～2.5m,采用0.1～0.2MPa 壓力灌入,形成硬殼層,探后再次重新成孔至設(shè)計(jì)深度,注漿壓力0.3MPa（孔口壓力表值）,對(duì)于靠路肩的第一排孔,注漿壓力均不超過0.1MPa,具體注漿壓力可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況動(dòng)態(tài)調(diào)整。

4.6 止?jié){

當(dāng)在規(guī)定壓力下,注漿量小于1L/min 時(shí),穩(wěn)壓時(shí)間不小于10 分鐘,若壓力不下降或者壓力下降不超過5%,孔口出現(xiàn)返漿的比例不低于10%,則可正常止?jié){。

4.7 封孔

圖2 機(jī)械設(shè)備配置圖

采用導(dǎo)管灌漿進(jìn)行封孔,在單孔注漿完成后,再次將注漿管插入孔洞底部,注入0.5:1 水泥漿液,待孔口出現(xiàn)同比例濃度的漿液后,向上慢慢提起注漿管,直至到達(dá)孔口為止,漿液初凝后進(jìn)行抹平,終凝后,立即清除浮漿和污水,以便于后續(xù)對(duì)路面進(jìn)行表面處置[7]。

4.8 注意事項(xiàng)

4.8.1 鉆孔必須采用干鉆成孔,除非在路基工程鉆探過程中遇到較大障礙,如較大孤石或大面積巖層,可以添加少量的水潤(rùn)濕,無特殊情況,嚴(yán)禁帶清水進(jìn)行鉆進(jìn),同時(shí)要在鉆孔完成后,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行漿液灌注,如不能及時(shí)進(jìn)行灌漿的,應(yīng)采取覆蓋措施,防止雨水進(jìn)入孔內(nèi)。

4.8.2 注漿管應(yīng)一次性插入孔底位置,從底部灌漿。同時(shí)要密切觀察注漿體表面情況,防止出現(xiàn)漿液外溢的情況,一旦出現(xiàn)類似情況,應(yīng)及時(shí)妥當(dāng)進(jìn)行處理,必要時(shí)可以采取改變水灰比或孔隙填充和濃漿封堵等方式進(jìn)行處理[8]。

4.8.3 在注漿過程中,水泥漿液從注漿孔內(nèi)流出的現(xiàn)象稱為串漿。發(fā)生串漿的原因是在地層中孔隙、裂縫較多,壓力較高時(shí),相互串連造成串漿通路。處理的辦法有：①適當(dāng)延長(zhǎng)相鄰孔之間的注漿間隔時(shí)間。②串漿孔和注漿孔同時(shí)進(jìn)行壓漿。③封堵串漿孔

4.8.4 漏漿：對(duì)于漏漿嚴(yán)重情況可采用濃漿堵漏。如仍然漏漿,可采用2～3 小時(shí)間隙注漿,如發(fā)現(xiàn)變形超過允許值,應(yīng)先減壓,減壓后仍不能抑制變形,可三天后進(jìn)行復(fù)灌。

4.8.5 壓漿施工應(yīng)先施工邊孔,按先邊后中的施工順序進(jìn)行。

4.8.6 注漿采用注漿壓力控制的原則。

4.8.7 為保證有足夠的時(shí)間讓漿體成型,注漿結(jié)束24h 后進(jìn)行路面銑刨處理。

5 路面抬升施工

處理范圍：面層沉降位置。

處理厚度：瀝青混凝土上面層4cm,與原路面接平順。

工藝流程：舊路面銑刨→基層處理→新路面鋪筑。

5.1 材料準(zhǔn)備

使用當(dāng)?shù)卣?guī)熱拌站生產(chǎn)的SMA 改性瀝青混凝土,從當(dāng)?shù)馗咚俟忿D(zhuǎn)到簡(jiǎn)蒲高速運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng),在完成注漿施工銑刨后,再鋪設(shè)防裂卷材。

5.2 混合料的運(yùn)輸

運(yùn)輸車輛在進(jìn)行混合料裝載時(shí),應(yīng)前后移動(dòng),避免混合物在裝載過程中產(chǎn)生分離現(xiàn)象,裝料前,應(yīng)在車廂內(nèi)側(cè)涂刷一層薄薄的油和水混合液（柴油：水1:3）,但在車的底部不應(yīng)有液體積聚。

設(shè)專人指揮卸料,在攤鋪過程中嚴(yán)禁剎車過緊或溜車。

運(yùn)輸過程中應(yīng)采用棉布防水帆布覆蓋,車身兩側(cè)應(yīng)采用棉被進(jìn)行包裹遮蓋,有效保障混合料溫度滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。

車廂內(nèi)部要保持干凈,不得存有有機(jī)物質(zhì)。當(dāng)混合料出現(xiàn)結(jié)塊或溫度不滿足要求時(shí),應(yīng)當(dāng)按照廢料進(jìn)行處置。施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)出口位置應(yīng)安排專人進(jìn)行清掃,并采用高壓水槍對(duì)進(jìn)出入車輛輪胎進(jìn)行沖洗,防止對(duì)已鋪筑的路面產(chǎn)生污染。

5.3 瀝青混合料的攤鋪

瀝青混合料攤鋪采用可伸縮攤鋪機(jī)進(jìn)行,攤鋪前應(yīng)提前兩個(gè)小時(shí)對(duì)熨平板進(jìn)行預(yù)熱,不能過高或過低,一般保持其溫度控制在120℃左右,鋪筑過程中應(yīng)注意檢查熨平板振搗和夯錘振動(dòng)頻率和振幅與攤鋪速度保持統(tǒng)一協(xié)調(diào),防止攤鋪機(jī)速度過快時(shí),熨平板出現(xiàn)抖動(dòng)的情況,同時(shí)也應(yīng)該保證熨平板銜接緊密、平順,防止面層出現(xiàn)拖痕。

攤鋪過程要保證連續(xù)不間斷,剛開始進(jìn)行鋪筑時(shí)應(yīng)緩慢加速。要確?；旌狭瞎?yīng)的連續(xù)性,攤鋪的速度要與拌合站的生產(chǎn)能力相匹配,既不能出現(xiàn)停機(jī)待料的情況,又不能出現(xiàn)車輛積壓的情況。鋪筑全過程,質(zhì)量檢驗(yàn)人員和測(cè)量人員應(yīng)對(duì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn),保證全過程瀝青各項(xiàng)性能指標(biāo)和鋪筑平整度滿足要求,出現(xiàn)異常情況時(shí),及時(shí)進(jìn)行反饋并動(dòng)態(tài)調(diào)整。

螺旋布料器轉(zhuǎn)動(dòng)的速度要保持穩(wěn)定、均衡,送料器上兩側(cè)的混合材料的高度應(yīng)保持在三分之二高度的以上。

5.4 瀝青混合料的碾壓

碾壓輪只能涂抹食用油,嚴(yán)禁涂抹柴油、地溝類油質(zhì)。

碾壓時(shí)對(duì)初壓、復(fù)壓、終壓加以區(qū)分,嚴(yán)格按各區(qū)的碾壓要求進(jìn)行碾壓。

初壓速度控制在1.5～2km/h,復(fù)壓速度控制在3.5km/h,終壓控制在4km/h。減速停車應(yīng)有足夠長(zhǎng)的緩和段,杜絕急剎車和大油門起步。

無論是終壓還是復(fù)壓,壓路機(jī)操作應(yīng)按“先行走后震動(dòng)”進(jìn)行作業(yè),整個(gè)振動(dòng)碾壓過程中壓路機(jī)必須保持勻速。嚴(yán)禁在未成型的路面上停放機(jī)械。

最終碾壓溫度控制在90℃以上。

碾壓過程中,不得在碾壓區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)向、調(diào)頭、左右移動(dòng)位置、中途停留、變速或突然制動(dòng)。

碾壓要遵循“緊跟、慢碾、高頻、低幅、小水”的原則。

碾壓輪在碾壓過程中應(yīng)保持清潔,有混合料粘輪時(shí)應(yīng)立即清除。

5.5 溫度控制

瀝青在不同的溫度條件下攤鋪,在不同的時(shí)間間隔條件下進(jìn)行了瀝青性能測(cè)試。主要進(jìn)行了三個(gè)指標(biāo)測(cè)試和粘度測(cè)試?？疾炝瞬煌訜釙r(shí)間和溫度條件下瀝青性能的變化,研究了加熱溫度對(duì)瀝青路面老化的影響,確立了瀝青路面性能和溫度控制的關(guān)系。導(dǎo)出瀝青路面的適當(dāng)加熱溫度,并限制瀝青路面的加熱溫度,瀝青混合物的高溫穩(wěn)定性、低溫耐抗裂性、耐水性對(duì)施工溫度有很大影響。通過車轍試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、凍結(jié)試驗(yàn)和裂縫試驗(yàn),對(duì)瀝青混合物在不同溫度條件下的性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究,確立了瀝青混合物的高溫穩(wěn)定性、低溫耐裂性、耐水性和加熱溫度的關(guān)系,導(dǎo)出適合于瀝青混合物的混合溫度和壓縮溫度。限制瀝青混合物的混合溫度和滾動(dòng)溫度。瀝青混合材料拌合、攤鋪、碾壓時(shí)應(yīng)設(shè)置專人檢查和控制溫度,發(fā)現(xiàn)問題時(shí),應(yīng)立即反饋給相關(guān)人員進(jìn)行處理,檢查過程中發(fā)現(xiàn)溫度不符合規(guī)范要求的,應(yīng)立即報(bào)廢或重新處理。

5.6 注意事項(xiàng)

碾壓完畢后24 小時(shí)內(nèi)安排專人限制通行。

設(shè)置警告標(biāo)志、限速標(biāo)志等交通標(biāo)志牌與交通管制設(shè)備。

及時(shí)清掃路面雜物,防止路面污染。

6 施工順序及安全防護(hù)措施

通車段施工需要進(jìn)行交通封閉,在施工區(qū)域2km 范圍內(nèi)擺設(shè)錐桶,安裝捆綁式標(biāo)識(shí)標(biāo)牌、夜間加裝爆閃燈、閃光標(biāo)識(shí),在施工區(qū)域設(shè)置防護(hù)封閉施工場(chǎng)地,并設(shè)置醒目的標(biāo)志標(biāo)牌。

需要進(jìn)行全幅注漿處理的路段,首先施工右半幅應(yīng)急車道及客貨車道,封閉快車道及主車道。待右半幅施工完成,并檢驗(yàn)合格后,進(jìn)行左半幅快車道及主車道封閉及施工。

攤鋪上層材料時(shí),應(yīng)立即派專人將灑在下層接收層上的混合材料清除干凈,以免損壞裸層的坡度和平整度。確保人員、機(jī)器、設(shè)備的安全。

封閉施工場(chǎng)地后,材料跟機(jī)械設(shè)備應(yīng)從其他道路進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。當(dāng)?shù)缆窙]有車輛限制速度標(biāo)志時(shí),不得搶線便道,要注意禮讓行人,必要時(shí),設(shè)置專職人員指揮,采取吹哨子等方式,警示過往車輛,防止交通事故。施工人員必須戴安全帽和反光背心。嚴(yán)禁施工人員進(jìn)入社會(huì)車輛通行區(qū)。施工車輛有明顯的施工作業(yè)標(biāo)志。施工車輛必須沿著車輛方向在下游過渡區(qū)進(jìn)出施工區(qū)。施工車輛的禁止區(qū)域內(nèi)或封閉區(qū)域附近發(fā)生交通事故的,現(xiàn)場(chǎng)的施工人員必須立即向有關(guān)部門報(bào)告,確保瀝青路面不受污染。在本工程的人行道范圍內(nèi),設(shè)置專職人員立即進(jìn)行清掃,防止路面污染。

圖3 建成通車的某高速公路

施工作業(yè)車輛應(yīng)停放在封閉范圍的合理區(qū)域,盡可能停放在交通管制區(qū)的終止區(qū)域,不影響車輛駕駛?cè)藛T和施工操作人員的相互通視為標(biāo)準(zhǔn),任何人員不應(yīng)在車上逗留。施工人員及施工車輛在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)場(chǎng)施工,規(guī)定時(shí)間外禁止在高速公路上逗留。

對(duì)施工作業(yè)人員進(jìn)行上路安全教育交底,24 小時(shí)安排現(xiàn)場(chǎng)人員值班,發(fā)現(xiàn)安全問題及時(shí)上報(bào)。

7 處理效果

經(jīng)過處理,完成了對(duì)該段高速公路路基沉降的處理,通過對(duì)設(shè)置的沉降觀測(cè)點(diǎn)位觀測(cè)結(jié)果來看,近3 個(gè)月的累積沉降量為1.2mm,并較處理前沉降速率明顯下降,趨于平穩(wěn),達(dá)到了預(yù)期效果。

8 結(jié)論

通過交通導(dǎo)行措施最大限度的減小對(duì)已運(yùn)營(yíng)高速公路的影響,采用鉆孔注漿及路面抬升技術(shù)對(duì)路基沉降段進(jìn)行治理,可達(dá)到預(yù)期效果,主要結(jié)論如下：

8.1 注漿材料應(yīng)優(yōu)先選擇P·C42.5 硅酸鹽水泥配制的水泥漿液,可分兩次進(jìn)行灌注,并通過施作試驗(yàn)段確定配合比參數(shù)。

8.2 鉆孔優(yōu)先采用干鉆法成孔,并全段下套管鉆進(jìn)以防止塌孔,鉆孔應(yīng)由外向內(nèi)分段分序施工,以防止注漿時(shí)大面積串冒漿。

8.3 當(dāng)注漿孔孔深大于5m 時(shí),采用二次鉆孔注漿,分兩段實(shí)施鉆孔注漿,第一段為設(shè)計(jì)孔深的0～2.5m,2.5m 以下為第二段。

8.4 對(duì)于較為松散的填筑體,若塌孔嚴(yán)重時(shí),必須下護(hù)壁花管,可采用花管注漿法施工以保證灌漿質(zhì)量。