论文部分内容阅读
摘 要：注浆作为一种新型有效的方法得到广泛应用，注浆理论和注浆技术的研究也得到了迅速发展，新型注浆方法、注浆材料、注浆法的施工工艺及注浆设备层出不穷。将压力注浆技术应用到公路高填路堤加固施工中，可全面提升工程质量。为此，本文通过具体工程案例，主要对公路高填路堤压力注浆法的概况、应用及注意事项进行了分析与探究。
关键词：公路工程；高填路堤；加固技术
一、工程概况
高速公路K21+014～K21+082段高路堤出现开裂，进入雨季后，5月底～6月初，工地连续发生长时间强降雨，在连续降雨影响下，雨水沿裂缝下渗，尤其是K21+014～K21+043涵洞的下陷和开裂，导致雨水大量沿缝隙下灌，造成滑移进一步加剧，使路基边坡最大下沉量达2～3m，路槽顶面右侧最大下沉量在1m左右。目前最大错台高度3cm，路堤边坡的防护也出现不同层度的开裂。经分析得出高路堤路面开裂的原因如下：
1、路基整体稳定性分析
高路堤滑坡，设计采用抗滑桩处理，抗滑桩桩底按自由支承条件计算，桩顶变形只考虑土压力为4.8～6.5cm，同时考虑滑坡推力最大变形为8～11cm，抗滑桩桩顶变形资料来看大多已经稳定，到目前为止，最小变形量为1cm，最大为6.5cm，均在正常范围，路堤基础稳定。抗滑桩的变形在路基填筑过程中80%以上被路堤消化，不是路面开裂的主要原因。
2、路堤本身的沉降
该段路堤处于软土路段，因施工工期要求太紧，导致路堤填筑速度稍快，一方面，该段路堤受涵洞基底漏水软化影响，软基的性质比其它段落更差，路堤填筑速度快，使它无法得到有效固结；另一方面，由于路堤高度大，左侧路堤沉降已基本完成，路堤自身除存在较大的沉降变形，还存在左右路堤的差异沉降（不均匀沉降）。路堤的快速填筑不利于沉降的消除，并对差异沉降起放大作用。
因工期太紧，施工单位在填筑过程中，对抗滑桩变形进行了观测，但未按规范要求对路堤本身进行变形及沉降观测，无法对路堤沉降做整体分析和科学预测，高路堤填筑完成后就立即摊铺路面，路堤沉降速率很可能不能达到规范要求，路面难免会出现破坏。
3、变形与沉降观测
路堤出现了下沉，以K21+014～ K21+082段最为显著，其它段落主要为坡面刚性骨架与浆砌片石护脚开裂。为了正确判别是路堤沉降收缩造成坡面、坡脚开裂，还是越顶滑移的前兆，同时，为正确估算工后沉降提供基础资料与理论依据，需对路堤进行变形与沉降观测。观测断面K21+014、K21+023、K21+035、K21+076四个断面。根据施工所处的阶段确定观测频率。4、5、6月份为每月一次，6月份以后每二月一次。高度重视观测工作，按设计要求进行布置和观测，及时整理观测数据，以便及时采取相应的处理措施。
二、压力注浆法的概况
压力注浆法就是指利用液压过气压把能凝固的浆液均匀的注入填料层中，借用注浆设备施加压力，通过钻孔输送到受注层段中的一种施工技术。其实质是使浆液在受注层中渗透、扩散、充填和挤密等方式，渗透驱走楼板松散颗粒间的水分和空气后填充其位置，经过一定的时间后（5～8min），浆液将原来松散的土粒胶结成一个整体，从而达到加固受注层和抗渗防水的目的。可用于注浆的材料有很多，根据注浆的目的和受注体的条件来选择。
一般说来，注浆材料通常分为粒状浆材和化学浆材两大类，然后在按浆材的特点、物化性能进一步分为稳定的粒状浆材、 不稳定的粒状浆材、无机化学浆材和有机化学浆材。两种不同种类的浆材，其性能和使用范围也有差异。
结合现场实际情况因此选择化学浆材料，化学浆呈溶液状态，可注性好，只要能注水的细小裂隙或孔隙，化学浆材一般都可注入，主要用于防渗、堵漏加固工程，其价格较贵，施工困难。
三、压力注浆法在公路高填路堤加固中的应用
1、浆液扩散半径
注浆孔的布置中，浆液扩散半径是一个重要的参数，可进行理论公式估算，如选用参数合理，则计算值具有一定的参考价值，现场条件较复杂计算参数不易选准时，注浆压力值与楼板层的结构、初始注浆的位置和注浆序次、方式等因素较难准确地获取，根据现场目测漏水区域现场确定。由于地层空隙很小，浆液无法渗入，只能通过破孔作用注放浆液，浆液扩散具有规则性，注浆设计施工可用"浆液有效半径"来表示交流扩散范围。
2、注浆压力
注浆压力是给予浆液扩散充填的能量。保证注浆质量的前提下，压力大，扩散的距离大，有助于提高整体强度；但当压力超过受注土层的自重和强度时，可能导致施工结构破坏。
所以在施工中，一般都以不使基层破坏或仅发生局部和极少量作为确定容许注浆压力的基本原则。进行注浆试验时，一般采取逐步提高压力的办法，求得注浆压力与注浆量的关系曲线，当压力升高至某一数值，而注浆量突然增大时表明结构发生破坏或空隙尺寸已被扩大，因而可把此时的压力值作为确定容许注浆压力的依据。
3、注浆量的确定
在正常情况下理论注入的耗浆量应填充到颗粒之间的空隙中，或沿层理或裂隙劈裂式注入。
4、注浆孔的布置方式
注浆压力、浆液扩散半径确定后，注浆孔距取值范围也就确定了，注浆孔距取值范围在r≤L≤2r之间。注浆排列方式分为：两种一种为矩形排列，即前排孔与后排孔渗水方向上平行；另一种为三角形排列，即前排孔的位置与后排孔的位置沿渗水方向错开 1/2的孔距，平面上呈梅花状，止渗为梅花形注浆布置。
5、注浆孔成孔
作为注浆施工的重要工序，注浆孔施工要求选用37毫米到42毫米范围内的注浆花管直径，1.5到2米为其长度范围。尖锥状为花管前端形状，花管利用冲击锤可向受注层位直接打入。通过钻具与花管的合理选择，应确保钻机位置的准确性，随后遵循施工规定，进行钻孔施工，要求施工过程中，避免倾斜注浆孔等现象的出现。为避免塌孔、缩孔等情况的出现，可在钻孔施工中对损耗、漏失的泥浆进行随时补充，并确保鉆孔内泥浆浓度符合施工要求。如钻孔与设计标高相距1米左右时，应对钻进速度及深度进行有效控制，避免超钻等情况的出现，并对地质资料进行准确核实。 6、注浆
浆液利用注浆设备、输浆管路等向其施工层注入，一般根据工程现场施工的具体情况，进行注浆顺序的选择，其方式如下：
由下向上式孔口封闭注浆法。该工序可一次成孔，通过三角楔止浆塞对孔口进行封口作业，由下向上分段进行注浆施工，1.5到2米范围内为注浆段高度。这种施工方式一般用于较多粘性土层的软土地基施工。
由上向下式孔口封闭注浆法。该工序一次可钻成一段注浆孔，选用三角楔止浆塞进行孔口封口，由上向下分段注浆施工，1.5到2米为注浆段长度范围，该方式一般用于地层中上部具有较多粗粒砂土层的软土地基施工。
四、公路高填路堤加固中压力注浆法施工的注意事项
注浆技术是一项实用性强、应用范围非常广的工程技术。在公路工程高填路堤加固中的应用，可有效提升工程建设的整体质量。为此，必须对压力注浆技术施工的注意事项加以重视，规范施工工艺，才能达到工程建设的社会效益与经济效益。
1、宜采用潜孔钻钻进，严禁水钻，孔深不得小于设计深度0.1米。钻进过程中可能遇到基底原先损坏的涵节，建议采用金刚钻钻头。如遇空洞或岩层变化发生掉钻、坍孔时，应详细记录。按设计要求安设注浆钢花管，钢花管采用无缝钢管，尾部应切割平整并打磨，以保证与注浆管的紧密联结。
2、初压0.2～0.4MPa，终压0.8～1MPa。以上注浆参数，应选一个孔做进行现场注浆试验， 据实际情况确定注浆参数，指导现场施工。注浆工程量按实际注浆量计算。灌浆浆液应由稀至浓逐级变换。水灰比采用5、3、2、1四个比级。浆液变换原则：当注入率大于30L/分钟时，可根据具体情况越级变浓；灌浆压力和注入率都沒有改变或者改变不显著时，而灌浆时间已达30分钟，应改浓一级水灰比；。
3、预注浆各段进浆量小于20～30L/min，或总灌注量与设计数量大致相等，到设计终压后稳定10min及检查孔吸水量小于1L/min。采用分段后退式注浆，或全孔一次压入式及根据现场情况采取分段前进式。
五、结束语
综上所述，随着社会经济发展速度的不断提升对公路工程建设提出了新要求，要求进一步提升基础工程建设力度。高填路堤加固技术作为公路软基处理工程施工的重要方式，其施工效果是否良好直接影响着公路工程的整体质量，为此，施工单位必须重视高填路堤加固技术的应用，如压力注浆法等，在规范施工工艺的同时，不断改进技术，提高公路建设的整体质量，推动交通经济的高速发展，为国民经济增长提供一份力量。
参考文献
[1] 曹运江，黄润秋，巨能攀，冯涛，丁秀美，朱继良. 西南某机场高填方体地基稳定问题研究[J]. 水文地质工程地质. 2004（05）.
[2] 何兆益，赵川，朱洪洲，陈松敏，林新东. 万州五桥机场高填方碾压施工控制试验研究[J]. 重庆交通学院学报. 2001（03）.
[3] 刘雪岭，苏生瑞，周新民. 山区公路软基病害研究[J]. 地球科学与环境学报. 2005（01）.
[4] 郭德生，李俊强，刘海霞. 高填土路基沉陷成因及防治[J]. 交通科技与经济. 2002（02）.
关键词：公路工程；高填路堤；加固技术
一、工程概况
高速公路K21+014～K21+082段高路堤出现开裂，进入雨季后，5月底～6月初，工地连续发生长时间强降雨，在连续降雨影响下，雨水沿裂缝下渗，尤其是K21+014～K21+043涵洞的下陷和开裂，导致雨水大量沿缝隙下灌，造成滑移进一步加剧，使路基边坡最大下沉量达2～3m，路槽顶面右侧最大下沉量在1m左右。目前最大错台高度3cm，路堤边坡的防护也出现不同层度的开裂。经分析得出高路堤路面开裂的原因如下：
1、路基整体稳定性分析
高路堤滑坡，设计采用抗滑桩处理，抗滑桩桩底按自由支承条件计算，桩顶变形只考虑土压力为4.8～6.5cm，同时考虑滑坡推力最大变形为8～11cm，抗滑桩桩顶变形资料来看大多已经稳定，到目前为止，最小变形量为1cm，最大为6.5cm，均在正常范围，路堤基础稳定。抗滑桩的变形在路基填筑过程中80%以上被路堤消化，不是路面开裂的主要原因。
2、路堤本身的沉降
该段路堤处于软土路段，因施工工期要求太紧，导致路堤填筑速度稍快，一方面，该段路堤受涵洞基底漏水软化影响，软基的性质比其它段落更差，路堤填筑速度快，使它无法得到有效固结；另一方面，由于路堤高度大，左侧路堤沉降已基本完成，路堤自身除存在较大的沉降变形，还存在左右路堤的差异沉降（不均匀沉降）。路堤的快速填筑不利于沉降的消除，并对差异沉降起放大作用。
因工期太紧，施工单位在填筑过程中，对抗滑桩变形进行了观测，但未按规范要求对路堤本身进行变形及沉降观测，无法对路堤沉降做整体分析和科学预测，高路堤填筑完成后就立即摊铺路面，路堤沉降速率很可能不能达到规范要求，路面难免会出现破坏。
3、变形与沉降观测
路堤出现了下沉，以K21+014～ K21+082段最为显著，其它段落主要为坡面刚性骨架与浆砌片石护脚开裂。为了正确判别是路堤沉降收缩造成坡面、坡脚开裂，还是越顶滑移的前兆，同时，为正确估算工后沉降提供基础资料与理论依据，需对路堤进行变形与沉降观测。观测断面K21+014、K21+023、K21+035、K21+076四个断面。根据施工所处的阶段确定观测频率。4、5、6月份为每月一次，6月份以后每二月一次。高度重视观测工作，按设计要求进行布置和观测，及时整理观测数据，以便及时采取相应的处理措施。
二、压力注浆法的概况
压力注浆法就是指利用液压过气压把能凝固的浆液均匀的注入填料层中，借用注浆设备施加压力，通过钻孔输送到受注层段中的一种施工技术。其实质是使浆液在受注层中渗透、扩散、充填和挤密等方式，渗透驱走楼板松散颗粒间的水分和空气后填充其位置，经过一定的时间后（5～8min），浆液将原来松散的土粒胶结成一个整体，从而达到加固受注层和抗渗防水的目的。可用于注浆的材料有很多，根据注浆的目的和受注体的条件来选择。
一般说来，注浆材料通常分为粒状浆材和化学浆材两大类，然后在按浆材的特点、物化性能进一步分为稳定的粒状浆材、 不稳定的粒状浆材、无机化学浆材和有机化学浆材。两种不同种类的浆材，其性能和使用范围也有差异。
结合现场实际情况因此选择化学浆材料，化学浆呈溶液状态，可注性好，只要能注水的细小裂隙或孔隙，化学浆材一般都可注入，主要用于防渗、堵漏加固工程，其价格较贵，施工困难。
三、压力注浆法在公路高填路堤加固中的应用
1、浆液扩散半径
注浆孔的布置中，浆液扩散半径是一个重要的参数，可进行理论公式估算，如选用参数合理，则计算值具有一定的参考价值，现场条件较复杂计算参数不易选准时，注浆压力值与楼板层的结构、初始注浆的位置和注浆序次、方式等因素较难准确地获取，根据现场目测漏水区域现场确定。由于地层空隙很小，浆液无法渗入，只能通过破孔作用注放浆液，浆液扩散具有规则性，注浆设计施工可用"浆液有效半径"来表示交流扩散范围。
2、注浆压力
注浆压力是给予浆液扩散充填的能量。保证注浆质量的前提下，压力大，扩散的距离大，有助于提高整体强度；但当压力超过受注土层的自重和强度时，可能导致施工结构破坏。
所以在施工中，一般都以不使基层破坏或仅发生局部和极少量作为确定容许注浆压力的基本原则。进行注浆试验时，一般采取逐步提高压力的办法，求得注浆压力与注浆量的关系曲线，当压力升高至某一数值，而注浆量突然增大时表明结构发生破坏或空隙尺寸已被扩大，因而可把此时的压力值作为确定容许注浆压力的依据。
3、注浆量的确定
在正常情况下理论注入的耗浆量应填充到颗粒之间的空隙中，或沿层理或裂隙劈裂式注入。
4、注浆孔的布置方式
注浆压力、浆液扩散半径确定后，注浆孔距取值范围也就确定了，注浆孔距取值范围在r≤L≤2r之间。注浆排列方式分为：两种一种为矩形排列，即前排孔与后排孔渗水方向上平行；另一种为三角形排列，即前排孔的位置与后排孔的位置沿渗水方向错开 1/2的孔距，平面上呈梅花状，止渗为梅花形注浆布置。
5、注浆孔成孔
作为注浆施工的重要工序，注浆孔施工要求选用37毫米到42毫米范围内的注浆花管直径，1.5到2米为其长度范围。尖锥状为花管前端形状，花管利用冲击锤可向受注层位直接打入。通过钻具与花管的合理选择，应确保钻机位置的准确性，随后遵循施工规定，进行钻孔施工，要求施工过程中，避免倾斜注浆孔等现象的出现。为避免塌孔、缩孔等情况的出现，可在钻孔施工中对损耗、漏失的泥浆进行随时补充，并确保鉆孔内泥浆浓度符合施工要求。如钻孔与设计标高相距1米左右时，应对钻进速度及深度进行有效控制，避免超钻等情况的出现，并对地质资料进行准确核实。 6、注浆
浆液利用注浆设备、输浆管路等向其施工层注入，一般根据工程现场施工的具体情况，进行注浆顺序的选择，其方式如下：
由下向上式孔口封闭注浆法。该工序可一次成孔，通过三角楔止浆塞对孔口进行封口作业，由下向上分段进行注浆施工，1.5到2米范围内为注浆段高度。这种施工方式一般用于较多粘性土层的软土地基施工。
由上向下式孔口封闭注浆法。该工序一次可钻成一段注浆孔，选用三角楔止浆塞进行孔口封口，由上向下分段注浆施工，1.5到2米为注浆段长度范围，该方式一般用于地层中上部具有较多粗粒砂土层的软土地基施工。
四、公路高填路堤加固中压力注浆法施工的注意事项
注浆技术是一项实用性强、应用范围非常广的工程技术。在公路工程高填路堤加固中的应用，可有效提升工程建设的整体质量。为此，必须对压力注浆技术施工的注意事项加以重视，规范施工工艺，才能达到工程建设的社会效益与经济效益。
1、宜采用潜孔钻钻进，严禁水钻，孔深不得小于设计深度0.1米。钻进过程中可能遇到基底原先损坏的涵节，建议采用金刚钻钻头。如遇空洞或岩层变化发生掉钻、坍孔时，应详细记录。按设计要求安设注浆钢花管，钢花管采用无缝钢管，尾部应切割平整并打磨，以保证与注浆管的紧密联结。
2、初压0.2～0.4MPa，终压0.8～1MPa。以上注浆参数，应选一个孔做进行现场注浆试验， 据实际情况确定注浆参数，指导现场施工。注浆工程量按实际注浆量计算。灌浆浆液应由稀至浓逐级变换。水灰比采用5、3、2、1四个比级。浆液变换原则：当注入率大于30L/分钟时，可根据具体情况越级变浓；灌浆压力和注入率都沒有改变或者改变不显著时，而灌浆时间已达30分钟，应改浓一级水灰比；。
3、预注浆各段进浆量小于20～30L/min，或总灌注量与设计数量大致相等，到设计终压后稳定10min及检查孔吸水量小于1L/min。采用分段后退式注浆，或全孔一次压入式及根据现场情况采取分段前进式。
五、结束语
综上所述，随着社会经济发展速度的不断提升对公路工程建设提出了新要求，要求进一步提升基础工程建设力度。高填路堤加固技术作为公路软基处理工程施工的重要方式，其施工效果是否良好直接影响着公路工程的整体质量，为此，施工单位必须重视高填路堤加固技术的应用，如压力注浆法等，在规范施工工艺的同时，不断改进技术，提高公路建设的整体质量，推动交通经济的高速发展，为国民经济增长提供一份力量。
参考文献
[1] 曹运江，黄润秋，巨能攀，冯涛，丁秀美，朱继良. 西南某机场高填方体地基稳定问题研究[J]. 水文地质工程地质. 2004（05）.
[2] 何兆益，赵川，朱洪洲，陈松敏，林新东. 万州五桥机场高填方碾压施工控制试验研究[J]. 重庆交通学院学报. 2001（03）.
[3] 刘雪岭，苏生瑞，周新民. 山区公路软基病害研究[J]. 地球科学与环境学报. 2005（01）.
[4] 郭德生，李俊强，刘海霞. 高填土路基沉陷成因及防治[J]. 交通科技与经济. 2002（02）.