劉鵬遠(yuǎn)

（山西省交通開(kāi)發(fā)投資集團(tuán)有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

高速公路在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)營(yíng)后，受行車(chē)荷載、自然條件等因素的影響，會(huì)發(fā)生路基沉陷問(wèn)題，直接威脅到高速公路的行車(chē)安全。路基施工是高速公路工程項(xiàng)目施工中的一項(xiàng)重要組成部分，其施工效果直接關(guān)系到高速公路行車(chē)安全，也是影響高速公路使用壽命的關(guān)鍵因素。若路基結(jié)構(gòu)承載力不足，可能會(huì)造成路基不均勻沉陷，而隨著路基沉陷問(wèn)題的不斷加劇，還會(huì)引發(fā)其他病害。所以必須結(jié)合路基實(shí)際情況制定合理、有效的處治措施，恢復(fù)路基結(jié)構(gòu)承載力與穩(wěn)定性。在高速公路路基沉陷處治實(shí)踐中，注漿技術(shù)的處治效果尤為突出，因此本文以某高速公路工程項(xiàng)目為實(shí)例，重點(diǎn)研究了路基沉陷注漿施工技術(shù)的應(yīng)用，以為類(lèi)似工程施工提供參考。

1 高速公路路基沉陷的形成原因

1.1 路基裂縫

高速公路工程項(xiàng)目建設(shè)與運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，受自然氣候、人為因素等影響，路基結(jié)構(gòu)難免會(huì)出現(xiàn)裂縫，而隨著高速公路運(yùn)營(yíng)時(shí)間的增長(zhǎng)，裂縫會(huì)慢慢擴(kuò)展、延伸，從而導(dǎo)致路基出現(xiàn)沉陷。

1.2 回填與碾壓不當(dāng)

在高速公路工程施工中，若路基回填作業(yè)速度過(guò)快，碾壓施工不到位、不徹底，會(huì)造成路基結(jié)構(gòu)密實(shí)度不達(dá)標(biāo)，從而影響路基結(jié)構(gòu)的承載力與穩(wěn)定性[1]。隨著高速公路運(yùn)營(yíng)時(shí)間的增長(zhǎng)，路基在自身重力與行車(chē)荷載的作用下，就會(huì)形成沉陷等質(zhì)量病害。

1.3 項(xiàng)目前期調(diào)研不到位

項(xiàng)目前期調(diào)研工作不到位可能導(dǎo)致在路基施工階段破壞了原有地下水系統(tǒng)，受地下水的影響，地基結(jié)構(gòu)承載力與穩(wěn)定性降低。此外，路基施工過(guò)程中需要使用的填料比較多，而且不同工程項(xiàng)目對(duì)填料性能的要求有所區(qū)別，若項(xiàng)目前期調(diào)研不到位，未嚴(yán)格按照項(xiàng)目要求選用填料，就可能導(dǎo)致路基填筑不夠密實(shí)，經(jīng)車(chē)輛荷載長(zhǎng)期作用后，路基易發(fā)生不均勻沉陷[2]。

1.4 養(yǎng)護(hù)不及時(shí)

高速公路長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)營(yíng)后，會(huì)形成裂縫、坑槽等質(zhì)量病害，若不及時(shí)采取有效措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處治，雨水就會(huì)沿著裂縫滲入路基結(jié)構(gòu)，在車(chē)輛荷載的作用下，形成動(dòng)力水壓反復(fù)沖擊填土層，長(zhǎng)此以往將導(dǎo)致路基沉陷。

2 工程概況

該高速公路工程項(xiàng)目全長(zhǎng)28.561km，起訖樁號(hào)為K103+500—K132+061，雙向六車(chē)道，限定行車(chē)速度為120km/h。該項(xiàng)目于2017年11月通車(chē)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)營(yíng)，路基結(jié)構(gòu)的承載力下降、穩(wěn)定性變差。經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，多處路基出現(xiàn)了沉陷，其中部分路段的路基沉陷深度達(dá)到11.8cm，主要集中在填挖交界區(qū)域。路基的左側(cè)為挖方路基，而右側(cè)為填方路基（沉陷較為嚴(yán)重），很容易引發(fā)路面跳車(chē)，影響行車(chē)的舒適性。結(jié)合路基沉陷的實(shí)際情況，經(jīng)綜合分析、研討后確定采用注漿技術(shù)進(jìn)行路基沉陷處治，以提升路基結(jié)構(gòu)的承載力和穩(wěn)定性。

3 注漿施工技術(shù)

3.1 施工流程

該工程項(xiàng)目的路基沉陷注漿施工流程如圖1所示。

圖1 注漿施工流程

3.2 前期準(zhǔn)備

（1）材料準(zhǔn)備。此項(xiàng)目中注漿材料為普通硅酸鹽水泥P·O42.5，初凝時(shí)間不少于3h，終凝時(shí)間需要適當(dāng)延長(zhǎng)?？紤]到路基沉陷注漿施工過(guò)程中水泥用量相對(duì)偏大，所以提前配置50t水泥，以保障注漿施工的有序進(jìn)行。當(dāng)水泥運(yùn)輸至項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)安排專(zhuān)人檢查水泥的性能及質(zhì)量，保證符合工程施工要求，同時(shí)按照規(guī)定保管水泥，避免因保存不當(dāng)影響施工效果。此外，該項(xiàng)目選擇的水玻璃密度應(yīng)控制在1.45～1.48g/cm2，波美度控制在43～45°，模數(shù)控制在2.3～3.0。施工過(guò)程中的用水選擇飲用自來(lái)水，必須保證水質(zhì)符合注漿要求[3]。

（2）技術(shù)準(zhǔn)備。結(jié)合高速公路路基注漿施工實(shí)際情況，編制科學(xué)可行的施工技術(shù)方案，同時(shí)做好技術(shù)交底工作，確保項(xiàng)目施工人員全面了解技術(shù)方案內(nèi)容與要求，精準(zhǔn)把握注漿技術(shù)流程。組織全員參與技能培訓(xùn)，熟知技術(shù)規(guī)范、技術(shù)方案以及質(zhì)量驗(yàn)收要求等，加強(qiáng)安全教育，切實(shí)提升安全意識(shí)與質(zhì)量意識(shí)。

3.3 注漿參數(shù)設(shè)計(jì)

（1）注漿壓力。此項(xiàng)目中，路基沉陷注漿施工過(guò)程中的壓力控制在1.5～2.5MPa。如果注漿壓力較大，會(huì)導(dǎo)致路基結(jié)構(gòu)薄弱部位在注漿沖擊力下出現(xiàn)破壞；如果注漿壓力較小，則難以將漿液灌注到路基沉陷部位，從而形成注漿空白區(qū)。在注漿施工階段，需要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)注漿壓力進(jìn)行合理微調(diào)，實(shí)現(xiàn)慢速、均勻注漿，防止?jié){液灌注量過(guò)多導(dǎo)致路面凸起。

（2）漿液配合比。此項(xiàng)目中注漿液的配比是：普通硅酸鹽水泥∶水∶水玻璃=1∶1∶0.025。

（3）注漿參數(shù)。在進(jìn)行鉆孔施工時(shí)需要按照項(xiàng)目布孔設(shè)計(jì)圖精準(zhǔn)確定孔的位置，選擇鉆桿實(shí)施注漿孔鉆孔處理，孔徑控制為50mm，孔深控制為5.5m。漿液灌注階段，漿液的流速控制在1.3～2.0m/s，同時(shí)注漿液體的膠凝時(shí)間小于60s[4]。

3.4 鉆孔

根據(jù)項(xiàng)目施工要求提前配置型號(hào)適宜的鉆機(jī)，然后將鉆頭和孔的位置對(duì)準(zhǔn)，保證偏差不大于50mm，鉆桿的垂直度偏差必須小于1.0%，正式鉆孔階段鉆桿應(yīng)始終處于垂直狀態(tài)。采取有效措施適當(dāng)縮小成孔直徑。為了最大程度減小鉆孔作業(yè)對(duì)高速公路原路基結(jié)構(gòu)的破壞，經(jīng)研究后確定選擇干鉆法，即鉆孔過(guò)程中無(wú)需加水，防止水由孔內(nèi)滲透到路基結(jié)構(gòu)內(nèi)部，從而影響路基的穩(wěn)定性[5]。此外，鉆孔作業(yè)主要通過(guò)潛孔錘實(shí)施引孔，待孔深達(dá)到路基結(jié)構(gòu)的下方，需要置入鍍鋅管（直徑控制在40mm），以便于進(jìn)行注漿操作。

3.5 注漿

（1）按照設(shè)計(jì)配合比制作注漿漿液，保證各項(xiàng)材料用量偏差小于5.0%。如果漿液拌制階段需要使用添加劑，必須確保其用量偏差小于1.0%。

（2）按照要求制作水泥漿液與水玻璃漿液，然后選擇專(zhuān)用桶儲(chǔ)存漿液，以便于連續(xù)施工。在正式注漿之前，需要將注漿泵調(diào)整到最佳運(yùn)行狀態(tài)。此項(xiàng)目配置了2臺(tái)注漿泵，以Y形接頭連接。2臺(tái)注漿泵注入的漿液分別是水泥漿液與水玻璃漿液，2種漿液在Y形接頭部位匯合，然后一同灌注到孔的底部。

（3）進(jìn)行注漿施工時(shí)，需要用護(hù)欄將注漿施工區(qū)域圍住。首先注漿的部位是路肩后行車(chē)道。針對(duì)同一區(qū)域的注漿施工，必須嚴(yán)格遵循從外孔至內(nèi)孔的作業(yè)順序，選擇間隔注漿方法，實(shí)現(xiàn)交替式注漿，避免注漿孔滲漏。待注漿完成后，用水泥混凝土封堵注漿孔，保證封口位置與路面保持齊平。用清水清洗注漿管，確保注漿管內(nèi)部整潔、無(wú)漿液，以便于后續(xù)使用。

（4）在注漿施工過(guò)程中還需要注意下述幾項(xiàng)內(nèi)容：

①若注漿階段發(fā)生了跑漿、冒漿、漿液流量突增、注漿壓力突增等現(xiàn)象，則必須停止注漿操作，然后組織專(zhuān)人調(diào)查問(wèn)題的成因，然后制定合理、有效的應(yīng)對(duì)措施，比如對(duì)注漿表面進(jìn)行封堵、嵌縫等。若是注漿過(guò)程中發(fā)生了串漿，則需要對(duì)串漿孔進(jìn)行仔細(xì)檢查，確認(rèn)其是否滿(mǎn)足灌漿施工條件。若滿(mǎn)足，則選擇“1泵+1孔”的灌注方式[6]；若不滿(mǎn)足，則需要安排專(zhuān)人清洗串漿孔，然后實(shí)施封堵，更換其他孔位進(jìn)行注漿。

②注漿操作應(yīng)均勻、連續(xù)，盡可能防止出現(xiàn)中斷。如果受特殊條件影響必須中斷注漿，則應(yīng)盡快恢復(fù)注漿，而且中斷時(shí)間不能超過(guò)漿液的初凝時(shí)間。不同的地質(zhì)條件下，要求的注漿量也有所區(qū)別，若單孔注漿量大于規(guī)定數(shù)值，則必須第一時(shí)間上報(bào)相關(guān)部門(mén)，然后由項(xiàng)目工程師實(shí)地勘查后判斷是否包含特殊地質(zhì)條件，并制定合理、可行的補(bǔ)救措施。

③鉆孔施工結(jié)束后立即鋪設(shè)注漿管，為了防止?jié){液由注漿孔滲透到路基結(jié)構(gòu)中，需要在路面結(jié)構(gòu)層的下部安裝止?jié){塞（埋設(shè)深度按項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案確定）。

④路基沉陷注漿階段，應(yīng)精準(zhǔn)、詳細(xì)地記錄相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，包含孔的位置、孔的深度以及土層厚度等，從而為后期注漿施工質(zhì)量驗(yàn)收提供參考依據(jù)[7]。與此同時(shí)，灌漿后需要對(duì)注漿孔進(jìn)行封堵處理，保證封口位置與路表面平齊，無(wú)凸起或凹陷。

4 質(zhì)量檢測(cè)

4.1 標(biāo)準(zhǔn)貫入法

在注漿施工之前、之后分別對(duì)路基沉陷區(qū)域進(jìn)行取芯，然后實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 路基沉陷注漿標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)表1中的結(jié)果可知，該高速公路工程項(xiàng)目路基沉陷區(qū)域經(jīng)注漿加固處理之后，路基結(jié)構(gòu)的密實(shí)度與承載力得到了提升，注漿處治效果良好。注漿處治之前，錘擊次數(shù)最小值是2，最大值是8，均值是5；而注漿處治后，錘擊次數(shù)最小是13，最大是25，均值是19，通過(guò)注漿處治后錘擊次數(shù)均值增長(zhǎng)了近4倍，路基密實(shí)度顯著提升。注漿施工之前，路基結(jié)構(gòu)承載力最小是133kPa，最大是141kPa，均值是136kPa；而注漿處治之后，路基承載力最小是305kPa，最大是318kPa，均值是310kPa，通過(guò)注漿處治之后路基結(jié)構(gòu)承載力均值提升了2倍多，路基結(jié)構(gòu)承載力顯著增強(qiáng)，表明路基結(jié)構(gòu)加固效果較好。

4.2 鉆芯觀察

在高速公路路基沉陷注漿施工完成之后，通過(guò)鉆孔取芯方式觀察路基注漿處治效果，發(fā)現(xiàn)芯樣中包含大量水泥塊，同時(shí)水泥塊分布狀態(tài)與設(shè)計(jì)的處治位置大體一致，表明路基沉陷注漿加固處治效果較好。

4.3 沉降觀測(cè)

路基沉陷注漿處治施工完成后28d，經(jīng)觀測(cè)未發(fā)現(xiàn)路基出現(xiàn)明顯沉降。高速公路運(yùn)營(yíng)1年后進(jìn)行調(diào)研，也未發(fā)現(xiàn)路基沉陷問(wèn)題。由此表明，該高速公路工程路基沉陷區(qū)域采用注漿施工技術(shù)進(jìn)行處治后效果較好，徹底解決了路基沉陷問(wèn)題，尤其是填方路段，有效恢復(fù)了路基結(jié)構(gòu)的承載力與穩(wěn)定性，避免了路面跳車(chē)等現(xiàn)象，提升了高速公路行車(chē)的安全性及舒適度。

5 質(zhì)量控制

5.1 重視人、才、機(jī)管理

組建專(zhuān)業(yè)能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高且具有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的施工隊(duì)伍，要求施工人員精準(zhǔn)把握注漿施工技術(shù)流程，嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行注漿作業(yè)。與此同時(shí)，高度重視注漿材料的性能質(zhì)量檢測(cè)，保證水泥、水玻璃及注漿管等符合路基沉陷注漿施工設(shè)計(jì)要求。此外，正式施工之前需要對(duì)注漿泵、測(cè)量?jī)x器等進(jìn)行檢查，保證其能夠正常使用，保障連續(xù)、有序注漿。

5.2 重視施工技術(shù)管理

鉆孔階段必須認(rèn)真做好各項(xiàng)數(shù)據(jù)記錄，嚴(yán)格按照注漿技術(shù)流程作業(yè)。對(duì)孔口管和管壁縫隙作密封處理，防止?jié){液溢出。注漿階段應(yīng)合理控制漿液流量，防止注漿量過(guò)大而導(dǎo)致注漿管堵塞。注漿作業(yè)完成之后進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，收集鉆孔與注漿記錄，重點(diǎn)檢查各注漿孔的注漿效果，如果質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，則必須立即補(bǔ)充注漿或返工。

5.3 重視現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督

督促注漿施工人員規(guī)范作業(yè)，認(rèn)真檢查注漿材料、施工工藝以及安全防護(hù)措施等，定期組織工作人員參加教育培訓(xùn)，不斷提升其技術(shù)能力與綜合素質(zhì)，保障注漿施工的安全與質(zhì)量。

6 結(jié)語(yǔ)

路基沉陷是高速公路比較常見(jiàn)的一種質(zhì)量病害，而注漿施工是解決路基沉陷問(wèn)題的重要措施，目前已經(jīng)在高速公路路基病害處治中得到普遍應(yīng)用。本文圍繞某高速公路工程項(xiàng)目，綜合分析了路基沉陷注漿施工技術(shù)，總結(jié)了施工質(zhì)量控制措施，為更好地應(yīng)用注漿施工技術(shù)提供參考。