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        行业资讯

        山区公路路基沉陷压密注浆的加固处理

        作者: 点击:1278  发布日期:2019年03月11日
        信息摘要:
        山区公路多为高填方或半填半挖路段,由于受土源及运输条件的限制,因而多采用填石或土石混填路基,并在施工过程由于受压实条件的制约,路基后期沉降不可避免。经过几年使用期,一些高填方及填挖交界路段出现了不同程度的沉降,局部沉降量较大,严重影响了道路

        山区公路多为高填方或半填半挖路段,由于受土源及运输条件的限制,因而多采用填石或土石混填路基,并在施工过程由于受压实条件的制约,路基后期沉降不可避免。经过几年使用期,一些高填方及填挖交界路段出现了不同程度的沉降,局部沉降量较大,严重影响了道路的通行状况。路基沉陷的处理已成为地质灾害治理的重要课题,受到人们的普遍关注。笔者结合多年的施工实践,论述注浆加固在山区公路路基沉陷治理中的作用机理及其施工技术。
          一、注浆加固路基的机理
          注浆法是通过钻孔和利用注浆设备,运用液压、气压或电化学原理,通过注浆管将浆液分层均匀地注入地层中,浆液以填充、渗透和挤密等方式排出土颗粒间裂隙中的水分和空气,并占据土颗粒间的空间,使路基孔隙比减少,强度提高,经过一段时间水泥凝结后,浆液将原来松散的土颗粒或裂隙胶结成一个整体,形成一个强度大、防水性能高和化学稳定性好的结合体,从而达到加固路基的目的。
          注浆的机理主要有渗入性注浆、劈裂注浆和压密注浆三种。注浆法加固台(墙)背填土是渗入性注浆为主,利用注浆设备将配制好的水泥浆液通过注浆管注入沉陷的路基或台(墙)背填料,浆液在压力作用下渗入填土的孔隙中,与土体的土粒骨架产生固化反应,使路基或台(墙)背填土的密实度进一步提高,减少填土与台(墙)之间的刚度差,消除填土的继续沉降。
          二、注浆在加固路基施工中的应用
          (1)注浆机具的选择
          注浆方法有纯压式注浆和循环式注浆两种。一般土体注浆吸浆量大,采用纯压式注浆;裂隙岩体吸浆量小,采用循环式注浆;根据注浆材料的不同,可分为单液注浆和双液注浆。双液凝胶时间较长时,二者在罐内混合后用单泵注入,称为单枪注射。凝胶时间为2~5min双液用双泵在孔口混合后注入!称为1.5枪注射;凝胶时间较短时,双液用双泵泵入在孔底混合后注入,称为双枪注射。
          单液注浆及双液注浆中的单枪注射用1台砂浆泵(以下称单泵注浆),双液注浆中1.5枪注射和双枪注射则需用2台砂浆泵(以下称双泵注浆)。实际施工时要根据不同的土体和注浆材料安装配置设备,有4种可能的注浆组合配置,即:单泵纯压式注浆、单泵循环式注浆、双泵纯压式注浆、双泵循环式注浆。
          (2)注浆材料的选定
          ①主要材料的选定
          用于路基沉隐处理工程的注浆技术,是在注浆压力作用下,浆液克服各种阻力而渗入孔隙和裂隙,压力越大,吸浆量及浆液扩散距离就大,因此又称渗入性注浆。这种注浆是在地层结构不被破坏的条件下渗入地层,因而浆液尺寸必须小于土的孔隙尺寸,也就是说,浆液必须满足地支的可灌性条件,因此正确地选用注浆材料是确保注浆效果的关键。土质条件是选定注浆材料的关键,其次是环境条件、注浆的目的及预期的效果等因素。
          注浆材料由主剂、溶剂及各种外加剂混合而成,根据所需处理路段的工程概况和注入机理,通常所采用的浆材种类主要为水泥类浆液。
          ②速凝剂的选定
          由于纯水泥浆液的凝结时间长,易受水的冲刷和稀释,有时在水泥浆液中加入使浆液凝固时间短的速凝剂,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纤凝剂的选定
          采用水玻璃+水泥浆液的配比,根据固结强度等方面的考虑确定后,若凝结时间过短,不能满足设计要求时,可考虑加入2.5%~3%(水泥重量)的磷酸二氢铵等类型的缓凝剂,以提高浆液的渗透力。
          (3)主要注浆施工工艺及效果检查
          ①注浆孔的布设
          注浆孔的布设常用方格形、梅花形和六角形。方格形的主要优点是便于补加注浆孔,在复杂的地区宜采用这种方法,而梅花形和六角形布孔的主要缺点是不便于补加注浆孔,预计注浆后不需补加孔的地基多采用这种形式。
          ②注浆施工技术要点
          1)采用“围、挤、压”的原则,即先将注浆区围住,再在中间插孔注浆挤密,最后逐序压实,这样易于保证注浆质量。最好采用分序注浆的办法。
          2)在可能的情况下,以采用较大的压力为好。
          3)注浆开始时,以稀浆开始,采用逐步加稠的方法。
          ③注浆液的要求
          1)初始粘度要低,流动性好,可注性强。
          2)固结后具有一定的抗压及抗拉强度,抗渗性好,抗冲刷,耐老化性能好。
          3)凝结时间可调整度大,并能准确控制。
          4)稳定性好,容易储存和运输。
          5)无毒,不污染环境,对注浆设备和管道等无腐蚀性。
          ④注浆控制
          注浆的过程控制相当重要,安直接影响到注浆的质量,因此采用注浆压力参数及注浆量双指标控制。注浆控制以注浆压力的控制为主,注浆过程中采用间歇多次注浆工艺,注浆压力逐次提高,稳定压力应在1MPa以上。注浆过程要注意边坡冒浆及边坡外撒,注浆完成后,注浆花管留在路基内,可起到对路堤的加固作用。
          ⑤注浆效果检查
          注浆法作为地基加固和地基防渗处理,注浆效果的检查还没有比较合适的标准,但一般常用下列几个方法判断:
          1)射线检测,测定密度,注浆前后对比。
          2)弹性波法,测定注浆前后,地基的波速以判定弹性模量的变化。
          3)浆液的灌入量,同一地区路基的差异不是很大,可以根据各孔段的单位灌入量来衡量。
          4)压水试验,检查孔做压水检验,以单位吸水量值表示幕体的渗透性。
          5)抽芯室内试验;现场荷载试验。
          三、加固方案设计
          (1)放线
          按注浆孔布置图尺寸进行放样,其间距误差控制在10 cm以内。
          (2)钻机就位、成孔
          按现场测点位置,准确就位,并校正钻杆的垂直度,垂直偏差应小于1%,钻孔采用干法钻进,要求成孔至设计深度,孔径为!150 mm.
          (3)埋管
          将加工好的“108 mm注浆花管插入已成的孔内,再往钢管内填入混凝土封口。
          (4)压浆
          注浆开始前应充分做好准备工作,包括机械器具、仪表、管路、注浆材料、水和电等的检查及必要的试验,注浆一经开始即应连续进行,力求避免中断。注浆的流量一般为7~10 L/s,浆液须经高速搅拌均匀后,才能压注,并应在注浆过程中不断搅拌,浆液在泵送前应经过筛网过滤。注浆开泵,压力由小到大,注浆量也逐渐增加,当压力达到1.0 MPa时,稳定3 min,则完成一孔的注浆。若注浆量超常增大时,说明该孔可能与裂隙连通,应暂停注浆;待浆液凝固一段时间后再注浆,以免浆液损失对加固造成影响。
          (5)清洗并移位
          注浆完毕后,应用混凝土填(封)孔,封填深度不小于30 cm,待混凝土终凝后才能移位至下一孔进行注浆。
          四、施工注意事项
          注浆孔平面按梅花形均匀分布,钻孔深度可根据填土的高度及现场实际填料的密实度、压实度进行确定;注浆的顺序是先注边缘孔,后中间孔,同排注浆,孔实行跳隔(至少两孔)施工;施工边孔时,应注意观察路基或构造物的稳定。浆液选用水灰比(重量)应为水:水泥=0.5~0.9:1,所用的水泥采用42.5R普通硅酸盐水泥;为使注浆流畅,注浆孔应至少长出注浆管25 cm;注浆管与注浆孔间孔隙必须用水泥封堵,封堵长度不小于30 cm,待封堵孔隙水泥终凝后才可注浆。
          注浆技术由于设备简单,施工方便,在山区公路路基沉陷的病害处治中,是一种很有效的方法。施工过程中,应加强施工质量的控制与监督,确保注浆质量达到预期的效果。


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