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路基注漿加固技術的探討
1 工程概況
市區內某主要機動車道路路面破損非常嚴重,急需進行整修處理。經研究決定采用注漿加固法加固路基。
2 公路病害機理分析及治理方法
2.1 路基不均勻變形是道路病害的根本原因,主要是以下原因導致:
(1)路基土層結構的不均勻性。
(2)路基土層的欠壓密。
(3)修建地下管線的影響。
(4)路面"天窗"導致對路基的水力侵蝕(補-徑-排)。
(5)地下管線滲漏造成的溶蝕孔洞、管涌通道。
2.2 治理方法選擇原則:
路面補強治表不治本,路基補強,消除地質缺陷才是根本途徑。
3 采用注漿加固法的優越性
固化劑(漿液)沿路基軟弱部位滲透充填、壓密固結、劈裂置換、膠結固化,消除地質缺陷,改善路基受力性狀,提高承載力,減少不均勻沉陷。
(1)根本消除路基不均勻變形,使病害從根本上得以防治。(2)經濟效益高。有資料表明,注漿加固法和傳統方法相比,可節約公路維護維修費用40%以上。(3)不斷交、工期短、污染小、施工文明。(4)技術先進、工法成熟、效果可靠。
4 路基注漿加固施工
4.1 注漿加固機理
灌漿就是要讓水泥或其他漿液在周圍土體中通過滲透、充填、壓密擴展形成漿脈。由于地層中土體的不均勻性,通過鉆孔向土層中加壓灌入一定水灰比的漿液,一方面灌漿孔向外擴張形成圓柱狀漿體,鉆孔周圍土體被擠壓充填,緊靠漿體的土體遭受破壞和剪切,形成塑性變形區,離漿體較遠的土體則發生彈性變形,鉆孔周圍土體的整個密度得到提高。另一方面隨著灌漿的進行,土體裂縫的發展和漿液的滲透,漿液在地層中形成方向各異、厚薄不一的片狀、條狀、團塊狀漿體,縱模交錯的漿脈隨著其凝結硬化,造成結石體與土體之間緊密而粗糙的接觸,沿灌漿 管形成不規則的、直徑粗細相間的樁柱體。這種樁柱體與壓密的地基土形成復合地基,相互共同作用起到控制沉降、提高承載力的作用。
土層壓密固結,提高路基承載力,減少沉降。漿液劈裂置換,提高土體結構強度,消除地質缺陷。空隙滲透充填,填充路基空洞裂隙,封堵水力侵蝕或管涌通道。散碎結構膠結作用,改善路面基層結構,提高路面基層整體強度。
4.2 注漿施工設計
本工程采用靜壓注漿法,法靜壓注漿法是利用液壓、氣壓和電化學的原理,通過注漿管將能強力固化的漿液注入地層中,漿液以充填、滲透、擠密和劈裂等方式,擠走土顆粒或巖石裂隙中的水分和空氣后占據其位置,漿液固結后將原來松散的土粒或裂隙膠結成一個整體,從而改變巖土體的物理力學性質。靜壓注漿法適用土質范圍:中粗砂及砂礫石,破碎巖石與卵礫石,軟粘土和濕陷性黃土。
(1)工程量布置。排水管線兩側:距管道或馬蹄形溝外墻0.5m處布孔,間距1.5m,深度至管道底;無明顯變形地段:加固深度1m,鉆孔間距2m×2m,此部分占80%;路面不均勻變形顯著,面層龜裂地段:加固深度2m,如有嚴重部分應加密布孔(孔間距調整為1~1.5m),此部分占20%;鉆孔梅花狀布置,邊排孔距離機動車道道路邊緣1m。
(2)鉆孔施工工法。臺鉆回轉鉆進+路基人工洛陽鏟鉆進,工程鉆機回轉鉆進。
(3)漿液配制。水泥系漿材,水泥p.s32.5,常規CB液。設計配比:W/B/C=1:0.1:1。制備漿液時先按照W/B=3:1的比例配制預水化B液,然后按照設計配比配制灌注漿液。
(4)注入工法:成孔→安放注漿管并封堵孔口→攪漿→全斷面一次注漿→待凝。
(5)注入壓力。由于注漿壓力與圖的重度,強度,初始應力,孔深,位置及注漿次序等因素有關,而這些因素有難以準確確定,因而本工程注漿壓力通過試驗和地區經驗確定,設計注入壓力0.4Mpa。
(6)終孔標準。漿液注入量采取壓力~流量雙控法:在注入壓力達到設計壓力的前提下達到穩定為原則,穩定時間標準為5分鐘。當注入壓力大于2倍設計壓力且漿液無法注入時可終孔。當單孔注入量異常大時應暫停注漿,分析清楚原因后采取間歇注漿的方法進行。孔口反漿時采取間歇注漿的方法。
(7)鉆孔填礫及恢復。注漿鉆孔內填入碎石礫料并補充水泥~水玻璃漿液使之形成微型樁體。孔口采用冷補料恢復。
4.3 路基加固質量檢驗
參照國標《建筑地基基礎工程施工質量驗收規程》(GB50202-2002)制定的驗收標準
4.4 效果檢驗與評價
(1)效果檢驗。本次施工路段共完成注漿孔586個,共計6540米,共注入水泥5200噸,平均注入水泥量0.795t/m,地面上抬數厘米,從總注入量和單位注入量數據分析,注漿段土體空隙均有大幅度降低,從而說明施工地段地層的可注漿性。
(2)標貫試驗。施工結束15天后,監理在施工路段范圍內選擇了5個代表性地點(其中2個在注漿點位,2個在兩相鄰注漿點位中間,1個在相鄰對角注漿點中間),做了標貫試驗,試驗后數據說明,注漿后標貫擊數明顯比注漿前擊數高,說明注漿后使路基土層壓密固結,提高了路基承載力,達到了我們的施工目的。
5 結語
路基注漿加固施工使施工范圍內的土層空隙得到了有效充填,路基范圍內的土體經過注漿后,不同程度的得到了壓密固結,承載力明顯提高。路基加固選擇注漿方法比起其他諸如碎石樁,大開挖換填等處理方法,不但技術上可行,經濟上合理,工期較短,而且極大地減少了城市環境污染。
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