袖閥管法壓漿技術在處理路基沉陷中的應用1 工程概況 S331公路K61+870-K61+980段路基大面積沉陷，路基滑移。北側路基最大沉陷深度 達5厘米，平均沉陷深度達3厘米;南側路基沉陷深度平均為2 厘米。路基平均滑移裂縫寬度達1.5厘米，路基擋土墻已經(jīng)嚴重 變形、失穩(wěn)，漿砌石擋土墻砌筑質(zhì)量較差，勾縫砂漿剝蝕老化， 砌體脫落，經(jīng)調(diào)查，南側擋土墻于2002年倒塌，重新砌筑后，目 前擋土墻已嚴重傾斜，存在隨時倒塌的可能。直接影響到車輛與 行人的安全，也加快了車輛本身的損壞，影響了公路的使用壽命和社會效益。我們組織有關技術人員進行了現(xiàn)場調(diào)查，為保證行 車安全，預防病害發(fā)展，經(jīng)綜合分析論證，采用靜壓注漿(袖閥 管式)技術進行處理路基。 2 病害產(chǎn)生的原因分析 該段為填方路段，最大填土深度6米，平均4米左右，填土 為雜填土。經(jīng)分析，產(chǎn)生路基沉陷，邊坡失穩(wěn)的原因主要有以下 三個方面: 2.1 由于2003年高強度長歷時降雨，在降雨過程中，大量雨水滲 入路基，造成路基土含水量增大。在高強度降雨及車輛荷載作用下，土中產(chǎn)生反復的拉壓應力，破壞土的結構，使其強度(特 別是抗剪強度)降低，促使路基失穩(wěn)破壞，產(chǎn)生路基沉降及滑 移。 2.2 由于該路段填土厚度較大，側向約束能力較差，土體在抗剪 強度降低時，土體比較軟，在車輛及自重荷載作用下，產(chǎn)生土顆 粒側向移動及軟粘土的徐變，最終表現(xiàn)為路基側移，這樣更加劇 了路基沉降，同時對擋土墻的主動土壓力增加，造成擋土墻的失 穩(wěn)。 2.3 北側道路上行駛的多為大型超重車輛，在車輛荷載的作用下，相對南側道路破壞嚴重。3 路基加固處理方案 根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查的地質(zhì)條件及造成病害的原因，處理方案以提高路基土的承載力，提高壓縮模量，增 加土體抗剪強度，增強路基土的整體性為原則，處理后使路基土體的變形減少，整體性加強，抗剪強度 提高，增強抗側滑能力。 據(jù)此，我們認為采用袖閥管式靜壓注漿處理方案，對該段路基進行處理、抬升路面是有效的。 4 袖閥管式靜壓注漿方案工藝簡介及其加固機理 4.1 工藝簡介 袖閥管式注漿是在路基中按某一角度施設一定深度的鉆孔，予灌套殼料，設置注漿外管，注漿外管 將永久留在土體中，注漿外管每隔一定間距預留出漿口，在出漿口處加設截止閥，注漿時，將帶封堵裝 置的注漿內(nèi)管置入注漿外管內(nèi)，對需要注漿部分進行注漿。這樣在土體中產(chǎn)生以鉆孔為核心的樁體，且 在樁體外圍土體裂隙中形成抗剪能力強的樹根網(wǎng)狀漿脈復合體。 4.2 加固處理 由于粘性土的孔隙小，且不連通，在軟粘性土地層中進行靜壓灌漿實為劈裂灌漿，即漿液在壓力作 用下進入土層后，漿液周圍土體的孔隙水壓力急劇增高，當其大于地層的初始應力時，引起局部土體的 剪切破壞，漿液沿著地層的結構面及小主應力作用面產(chǎn)生劈裂，使土體的可灌性增大。漿液沿結構面及 小主應力面向外向上形成劈裂、延伸和擴散。在平面上，漿脈是樹根狀及網(wǎng)絡狀分布。在縱向由于分段 灌注，形成上下連續(xù)的不規(guī)則的板狀凝結體。在軟粘性土中，漿液是靠劈裂效應將漿脈結構固結在土體 中的，因此，土體的加固效果取決于漿脈的密度和凝結體的強度。隨著復灌次數(shù)、灌漿量及壓力的增加， 主漿脈和分支漿脈的厚度將會增加，凝結體在土體中形成密度較大，并有一定剛度的骨架結構，與被注 漿脈分割、互相圍封、相互約束的土體形成復合地基。漿液在劈裂、延伸及擴散過程中對周圍土體產(chǎn)生 擠密及充填作用，從而改善和根本改變地基的物理力學性質(zhì)及承受荷載的作用機制，提高土體的強度和 減少變形，達到加固土體的目的。 另外，由漿液的水化凝固與地基土排水固結變形不協(xié)調(diào)，致使水泥凝結體與地基土之間界面的透水 性遠大于土體本身的透水性，形成縱橫交錯的排水通道，有利于由灌漿引起的超孔隙水壓力消散及漿脈 與土體的固結。因此，又進一步提高復合地基的強度，降低土的壓縮變形。 4.3 方案的特點 因該路基土為雜填土，局部含水量較高、土體軟弱，因此采用袖閥管式靜壓灌漿，使土體強度在多 次注漿中得到提高，使土體與凝結體結合在一起，具有“加筋土”及“樹根樁”的雙重優(yōu)點，增強整體 抗滑能力。另外，因袖閥管注漿中截止閥的單向性，可以多次地人為控制注漿量，減少注漿對土體的擾 動破壞程度，使路面抬升控制在合理的范圍。 5 袖閥管注漿工藝流程與方法 5.1 定孔位 按設計要求放線、定孔位，并嚴格按圖紙施工。 5.2 鉆孔 按放線孔位，把鉆機安置在所鉆孔位置，經(jīng)檢測垂直度、傾斜 角度后方可開鉆。鉆進過程中，要詳細記錄，包括地層情況，孔位移 動距離、方向、異常情況、處理措施，經(jīng)現(xiàn)場技術人員驗收合格后， 方可移孔。孔位偏差不得大于10cm。 5.3 下注漿外管 將制作好的注漿外管平穩(wěn)地置入孔內(nèi)，其連接要牢固，各截止 閥一定要可靠。 5.4 制漿 按設計配合比或漿液比重攪拌漿液，攪拌漿液時間不得小于3 分鐘，制備好的漿液放置時間不得超過2小時，每孔每段注漿結束 后，要計量水泥用量。 5.5 洗孔 為保證重復注漿的效果，在每次注漿完成后，要對注漿孔進 行洗孔，用優(yōu)質(zhì)泥漿完成，確保下次注漿順利進行。 5.6 補灌 在注漿量及壓力達到要求后，對注漿外管進行封口補灌，使管 內(nèi)填滿灰漿。 6 灌漿技術要求 6.1 灌漿材料 1.水泥 根據(jù)施工圖紙或監(jiān)理人員指令，選用灌漿用的水泥品種。采 用普硅水泥32.5R。 水泥細度要通過80m方孔篩，其篩余量不大于5%。 灌漿用的水泥必須符合規(guī)定的質(zhì)量標準，不得使用受潮結 塊的水泥。水泥不應存放過久，出廠期超過三個月的水泥不應使用。 (2)水 灌漿用水應符合JGJ63-89第3.0.4條的規(guī)定，拌漿水的溫度不得 高于40。 6.2 設備 (1)鉆孔設備 鉆機和鉆頭應根據(jù)工程地質(zhì)條件選用，宜采用回旋式鉆機和 沖擊式鉆機。 (2)灌漿設備 灌漿泵性能應與灌漿漿液濃度相適應，容許工作壓力應大于 最大灌漿壓力的1.5倍。 攪拌機應保證均勻連續(xù)的拌制漿液，灌漿前應試運行。 灌漿管路應暢通，并能承受1.5倍的最大灌漿壓力。灌漿泵和灌 漿孔口處均安裝壓力表。 6.3 鉆孔要求 鉆孔采用回旋鉆機合金鉆頭，孔位偏差不大于10cm。 6.4 制漿 (1)制漿材料必須稱量，稱量誤差小于5%。水泥等固相材料采 用重量稱量法。各類漿液必須攪拌均勻并測量漿液密度。 (2)純水泥漿液的攪拌時間，使用普通攪拌機時，不少于3分鐘; 使用高速攪拌機時，不少于30秒。漿液在使用前過篩，自制備至用 完的時間少于3小時。 (3)拌制細水泥漿液和穩(wěn)定漿液加入減水劑和采用高速攪拌 機。攪拌時間通過試驗確定。細水泥漿液自制備至用完的時間少 于2 小時。 (4)集中制漿站制備水灰比0.5:1的純水泥漿液。輸送漿液流速為1.42.0m/s。各灌漿地點測 定來漿密度，調(diào)制使用。 (5)漿液溫度保持在540，超過此標準視為廢漿。 6.5 灌漿壓力和灌漿方法 (1)注漿壓力暫定0.3Mpa，根據(jù)上覆土層厚度及路面高程監(jiān)測 情況進行調(diào)整。 (2)每孔自下而上分段進行灌漿，每段0.75米。 6.6 漿液水灰比和漿液變換 灌漿采用純水泥漿液，水泥為R32.5普通硅酸鹽水泥。 (1)灌漿漿液按水灰比分為三級:3:1，1:1，0.5:1。由稀到稠按灌 漿設計要求變換漿液和終止。 (2)灌漿中，當某一級漿液灌入量已達300L以上，或灌注時間 大于1小時，而灌漿壓力及吸漿量均無改變或改變不顯著時，應改 濃漿液灌注。當注入率大于30L/min，灌漿即可越級變濃。 6.7 灌漿結束標準 (1)在規(guī)定的設計壓力下，如果吸漿量不大于0.4L/min，應繼續(xù) 灌注30分鐘，或吸漿量不大于1L/min，應繼續(xù)灌注60