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公路路基注浆工艺杂谈

发布时间:2020-04-07 16:04人气:

在近五年的施工过程中,在西北院老一辈技术人员的指导下和现场农民工兄弟的帮助下,完成了多处房屋、桥梁的地基、铁路与公路路基和文物注浆工程,取得了良好的施工口碑。一晃笔者离开注浆一线已经二十年了,但当年注浆现场的一幕幕仍浮现于眼前。
近年来,笔者从事公路路基工程和地质灾害工作时,发现有些技术人员对路基注浆工艺存在一定的模糊,造成注浆设计与施工存在较多的欠合理性。故对现行的公路路基的注浆进行一个说三道四的探讨。
1、注浆材料的选择问题
笔者曾见一高速公路路堤原地面以下约8m的部位下伏一个体积约3000方的溶洞,技术人员要求采用钻孔设置注浆管利用纯水泥浆进行灌浆,造成工程费用高昂。
其实该溶洞完全可以采用较大直径的人工挖孔,在其中回填入大量路基开挖弃渣,并在填筑的过程中利用一定配比的水泥与泥浆混合体进行回填。这样的做的好处是,在满足路堤沉降和稳定性要求的前提下,大大降低了工程造价。
换句话说,并不一定所有的注浆都要采用水泥浆,只要注浆体能满足工程的使用要求即可,材料完全可以根据需要灵活选择。但目前公路路基注浆一提到注浆,就好像非纯水泥不可。
1)笔者多前年设计和施工时,应用最多的就是黄土:粉煤灰:水泥=4~5:0~2:1的配比,加固多处楼房、礼堂地基等结构物,效果良好;
2)曾用纯黄土注浆加固过公路路堤,使其达到密实度满足公路使用要求即可,多年来,公路行车一直良好;
3)曾用能快速凝结的水玻璃与水泥的双液注浆有效处治了包兰铁路的某信号楼地基加固,完美的解决了注浆可能造成地基沉降而导致信号线崩断的情况发生;
4)曾用石灰与黄土配比浆体对某黄土地基库房进行了有效加固,采用水玻璃或超细水泥对某砂层地基进行了有效注浆加固;
5)曾用混凝土灌入法有效解决了宝成铁路的岳村大桥,由于溶洞地下水位下降造成的桥梁沉降问题。
......
总的来说,应用什么样的材料,完全由被加固体的地质结构、结构物性质、所要达到的标准和工程成本等而定。
2、注浆成孔工艺问题
目前公路路基注浆成孔最常见到的是勘察取芯钻机或潜孔钻机成孔,然后将注浆管置于孔中后封孔注浆。但公路路基注浆成孔应依据地质情况进行灵活应用。
如普通填料填筑而成的公路路堤或采用碎石填筑的“桥涵墙三背”,完全可以采用振动钻机将注浆管振入地层而成孔。该工艺的好处是成孔速度较勘察取芯钻机或潜孔钻机成孔快几十倍,单价也低几十倍,且钻机轻巧,转场简单方便。这是笔者当年在土质、类土质地段、砂砾石层段施工最常用成孔工艺。
此外,工程上有时也用动探或标贯锤将注浆管直接砸入需加固地层后进行注浆。该工艺虽然速度较振动钻机较慢,也较为落后,但其施工速度、单价和设备转场还是较勘察取芯钻机或潜孔钻机成孔有着明显的优势。这是笔者当年应用最早的设备,后基本被振动钻机取代。
3、注浆封孔问题
目前工程上最常见的注浆是采用袖阀法(设置止浆塞)为主的注浆方法。但工艺施工难度大,效果较差,但也是相关规范和书籍中最常见的推荐方法。该方法常存在封孔困难,容易冒浆,尤其是在多层注浆工艺中,常常在现实中难以有效应用,导致很多施工单位浆钻孔灌满就宣告注浆完成的情况时常发生。
其实注浆封孔完成可以简单易行的方法,但只在是相关书籍上很少见到而已,或者说没有抽象为理论而在书籍上出现。在工程施工的过程中,笔者与农民工一起琢磨了很多简单易行的很“土”封孔方法。
如振动钻机或打入式成孔时,可在孔口开挖的碗口大槽口中放置水泥粉,从而在注浆管被不断振入或打入地层时,源源不断的将水泥粉带入而形成全断面封孔。对于潜孔钻机成孔的注浆孔中,可在孔中放入注浆管后回填黄土为主的材料(偶用水泥粉),然后在回填的过程中不断摇动注浆管使回填黄土处于不断密实,从而有效的对注浆管在整个钻孔中实现全断面封孔。
以上“摆不上桌面的土方子”,封孔工艺相当简单,封孔效果奇好。
4、注浆工艺的选用问题
工程注浆工艺多种多样,选用什么样的工艺由地质体等因素决定。现在公路路基最常见的是“灌满注浆孔、高压旋喷注浆和将注浆钢管留于地层”的注浆方法。
对于解决路基稳定性问题的注浆,采用“孔中留管”的工艺是可行的,即所谓微型桩工艺。但路堤中最常见的解决压实度问题,故采一味采用灌满注浆孔、高压旋喷注浆和将注浆钢管留于地层”的方法就欠合理了。
这是因为只灌满注浆孔的工艺,不能有效解决路堤密实度。因此,在工程实践中就常见多次返工注浆的情况出现,造成很不好的社会影响;高压旋喷注浆由于其工艺限制,造成约30~40%的浆体冒出地面,形成了大量的工程浪费,观感性也不好;注浆钢管留于填方体的工艺,由于钢管用量大,工程造价偏高。
而在工程实践中,笔者在处理地基或填方体密实度注浆时,最常用的是“全断面”劈裂注浆。即在注浆过程中通过不断上拔注浆喷管而实现整个深度范围内需要加固的土体加固,并实现注浆管的回收,有效提高了工程注浆效果和降低了工程造价。
当然,对于粗颗粒填方路基加固时,主要采用渗透注浆法加固;对于需设置帷幕的地段,主要就采用帷幕注浆法(帷幕依据情况有时采用冲击锤灰土挤密法)。
 
5、对于注浆敏感性较高的问题
 
有些地段注浆时对浆体的反应较为敏感,稍有不慎可能会诱发注浆副作用的反噬。
 
对于湿陷性敏感的黄土地区,不能有效控制注浆工艺就可能随着浆液的注入而引发湿陷造成上部建筑物开裂。如在某楼房湿陷性黄土地基加固时,由于工人操作失误造成浆液配比失控,导致大量水体渗入而造成楼房开裂,最后导致楼房拆除的事故发生。
 
对于稳定性欠佳的路堤,若盲目注浆就可能造成路堤稳定性进一步降低。如某铁路填方路堤稳定性不足发生变形时,技术人员采用注浆法加固导致路堤含水量快速上升导致路堤变形急剧加大,在多次调轨后不得不采用抗滑桩+锚索框架工程进行加固。
 
6、高饱和度粘性土的注浆问题
 
在工程实践中,有些技术人员对高饱和度粘性土采用劈裂注浆进行压力注浆进行加固。但由于含水量很高,造成注浆时往往很难进入土体孔隙。即使加大压力强行注浆,也往往由于注浆泡导致土体中形成超静水压力而使地面抬升或侧向变形。且随着浆泡孔压消散,导致土体出现松弛。因此,不建议在高饱和度粘性土体进行劈裂注浆加固,而可以采用高压旋喷或搅拌桩进行加固。
 
 
7、注浆管的打孔问题
在有些注浆工程中,技术人员要求全断面注浆管上均设置小孔,这将可能造成注浆时导致注浆管上部由于上覆压力较小,导致浆液大量从距地表较小的地段从小孔中压出而很少从下部注浆管的小孔中压出,造成地层加固质量下降。
为有效确保注浆效果,一般建议只在全断面注浆管的最下一段注浆管(一般为1~1.5m)设置注浆小孔,在注浆完成一定的注浆量或达到一定的压力后,上拔带孔注浆管长度(1~1.5m)后继续注浆,依此类推,形成加固范围内的全断面注浆,有效提高注浆加固质量。
注浆工艺多种多样,今天只谈常见的这几种,以后的事以后再谈。

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