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山區公路路基沉陷注漿的加固處理

鄭州中科支護機械設備有限公司 發布時間:2021-08-11

山區公路多為高填方或半填半挖路段,由于受土源及運輸條件的限制,因而多采用填石或土石混填路基,并在施工過程由于受壓實條件的制約,路基后期沉降不可避免。經過幾年使用期,一些高填方及填挖交界路段出現了不同程度的沉降,局部沉降量較大,嚴重影響了道路的通行狀況。路基沉陷的處理已成為地質災害治理的重要課題,受到人們的普遍關注。

一、注漿加固路基的機理

注漿法是通過鉆孔和利用注漿設備,運用液壓、氣壓或電化學原理,通過注漿管將漿液分層均勻地注入地層中,漿液以填充、滲透和擠密等方式排出土顆粒間裂隙中的水分和空氣,并占據土顆粒間的空間,使路基孔隙比減少,強度提高,經過一段時間水泥凝結后,漿液將原來松散的土顆?;蛄严赌z結成一個整體,形成一個強度大、防水性能高和化學穩定性好的結合體,從而達到加固路基的目的。
注漿的機理主要有滲入性注漿、劈裂注漿和壓密注漿三種。注漿法加固臺(墻)背填土是滲入性注漿為主,利用注漿設備將配制好的水泥漿液通過注漿管注入沉陷的路基或臺(墻)背填料,漿液在壓力作用下滲入填土的孔隙中,與土體的土粒骨架產生固化反應,使路基或臺(墻)背填土的密實度進一步提高,減少填土與臺(墻)之間的剛度差,消除填土的繼續沉降。

二、注漿在加固路基施工中的應用

(1)注漿機具的選擇
注漿方法有純壓式注漿和循環式注漿兩種。一般土體注漿吸漿量大,采用純壓式注漿;裂隙巖體吸漿量小,采用循環式注漿;根據注漿材料的不同,可分為單液注漿和雙液注漿。雙液凝膠時間較長時,二者在罐內混合后用單泵注入,稱為單槍注射。凝膠時間為2~5min雙液用雙泵在孔口混合后注入!稱為1.5槍注射;凝膠時間較短時,雙液用雙泵泵入在孔底混合后注入,稱為雙槍注射。
單液注漿及雙液注漿中的單槍注射用1臺砂漿泵(以下稱單泵注漿),雙液注漿中1.5槍注射和雙槍注射則需用2臺砂漿泵(以下稱雙泵注漿)。實際施工時要根據不同的土體和注漿材料安裝配置設備,有4種可能的注漿組合配置,即:單泵純壓式注漿、單泵循環式注漿、雙泵純壓式注漿、雙泵循環式注漿。
(2)注漿材料的選定
①主要材料的選定
用于路基沉隱處理工程的注漿技術,是在注漿壓力作用下,漿液克服各種阻力而滲入孔隙和裂隙,壓力越大,吸漿量及漿液擴散距離就大,因此又稱滲入性注漿。這種注漿是在地層結構不被破壞的條件下滲入地層,因而漿液尺寸必須小于土的孔隙尺寸,也就是說,漿液必須滿足地支的可灌性條件,因此正確地選用注漿材料是確保注漿效果的關鍵。土質條件是選定注漿材料的關鍵,其次是環境條件、注漿的目的及預期的效果等因素。
注漿材料由主劑、溶劑及各種外加劑混合而成,根據所需處理路段的工程概況和注入機理,通常所采用的漿材種類主要為水泥類漿液。
②速凝劑的選定
由于純水泥漿液的凝結時間長,易受水的沖刷和稀釋,有時在水泥漿液中加入使漿液凝固時間短的速凝劑,一般加入3%(水泥重量)的水玻璃或多或5%~25%(水泥重量)的石灰。
③纖凝劑的選定
采用水玻璃+水泥漿液的配比,根據固結強度等方面的考慮確定后,若凝結時間過短,不能滿足設計要求時,可考慮加入2.5%~3%(水泥重量)的磷酸二氫銨等類型的緩凝劑,以提高漿液的滲透力。
(3)主要注漿施工工藝及效果檢查
①注漿孔的布設
注漿孔的布設常用方格形、梅花形和六角形。方格形的主要優點是便于補加注漿孔,在復雜的地區宜采用這種方法,而梅花形和六角形布孔的主要缺點是不便于補加注漿孔,預計注漿后不需補加孔的地基多采用這種形式。
②注漿施工技術要點
1)采用“圍、擠、壓”的原則,即先將注漿區圍住,再在中間插孔注漿擠密,后逐序壓實,這樣易于保證注漿質量。采用分序注漿的辦法。
2)在可能的情況下,以采用較大的壓力為好。
3)注漿開始時,以稀漿開始,采用逐步加稠的方法。
③注漿液的要求
1)初始粘度要低,流動性好,可注性強。
2)固結后具有一定的抗壓及抗拉強度,抗滲性好,抗沖刷,耐老化性能好。
3)凝結時間可調整度大,并能準確控制。
4)穩定性好,容易儲存和運輸。
5)無毒,不污染環境,對注漿設備和管道等無腐蝕性。
④注漿控制
注漿的過程控制相當重要,安直接影響到注漿的質量,因此采用注漿壓力參數及注漿量雙指標控制。注漿控制以注漿壓力的控制為主,注漿過程中采用間歇多次注漿工藝,注漿壓力逐次提高,穩定壓力應在1MPa以上。注漿過程要注意邊坡冒漿及邊坡外撒,注漿完成后,注漿花管留在路基內,可起到對路堤的加固作用。
⑤注漿效果檢查
注漿法作為地基加固和地基防滲處理,注漿效果的檢查還沒有比較合適的標準,但一般常用下列幾個方法判斷:
1)射線檢測,測定密度,注漿前后對比。
2)彈性波法,測定注漿前后,地基的波速以判定彈性模量的變化。
3)漿液的灌入量,同一地區路基的差異不是很大,可以根據各孔段的單位灌入量來衡量。
4)壓水試驗,檢查孔做壓水檢驗,以單位吸水量值表示幕體的滲透性。
5)抽芯室內試驗;現場荷載試驗。

三、加固方案設計

(1)放線
按注漿孔布置圖尺寸進行放樣,其間距誤差控制在10 cm以內。
(2)鉆機就位、成孔
按現場測點位置,準確就位,并校正鉆桿的垂直度,垂直偏差應小于1%,鉆孔采用干法鉆進,要求成孔至設計深度,孔徑為!150 mm.
(3)埋管
將加工好的“108 mm注漿花管插入已成的孔內,再往鋼管內填入混凝土封口。
(4)壓漿
注漿開始前應充分做好準備工作,包括機械器具、儀表、管路、注漿材料、水和電等的檢查及必要的試驗,注漿一經開始即應連續進行,力求避免中斷。注漿的流量一般為7~10 L/s,漿液須經高速攪拌均勻后,才能壓注,并應在注漿過程中不斷攪拌,漿液在泵送前應經過篩網過濾。注漿開泵,壓力由小到大,注漿量也逐漸增加,當壓力達到1.0 MPa時,穩定3 min,則完成一孔的注漿。若注漿量超常增大時,說明該孔可能與裂隙連通,應暫停注漿;待漿液凝固一段時間后再注漿,以免漿液損失對加固造成影響。
(5)清洗并移位
注漿完畢后,應用混凝土填(封)孔,封填深度不小于30 cm,待混凝土終凝后才能移位至下一孔進行注漿。

四、施工注意事項

注漿孔平面按梅花形均勻分布,鉆孔深度可根據填土的高度及現場實際填料的密實度、壓實度進行確定;注漿的順序是先注邊緣孔,后中間孔,同排注漿,孔實行跳隔(至少兩孔)施工;施工邊孔時,應注意觀察路基或構造物的穩定。漿液選用水灰比(重量)應為水:水泥=0.5~0.9:1,所用的水泥采用42.5R普通硅酸鹽水泥;為使注漿流暢,注漿孔應至少長出注漿管25 cm;注漿管與注漿孔間孔隙必須用水泥封堵,封堵長度不小于30 cm,待封堵孔隙水泥終凝后才可注漿。
注漿技術由于設備簡單,施工方便,在山區公路路基沉陷的病害處治中,是一種很有效的方法。施工過程中,應加強施工質量的控制與監督,確保注漿質量達到預期的效果。

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