浅谈袖阀管式静压注浆工艺在路基养护中的应用
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【摘要】袖阀管式注浆工艺是对路基进行加固处理的一种有效方式。本文介绍了袖阀管式静压注浆工艺简介和加固机理，以及施工准备、施工工艺和流程、设计参数及要求、质量检验等控制环节。
【关键词】路基加固袖阀管式注浆加固机理 施工控制
中图分类号：U213.1 文献标识码：A
前言
近年来，高速公路的建设日新月异，建设面积覆盖全国，由于各地土质存在差异，土质较差的地域在响应加快建设的同时对施工质量的控制如果不够严格，在交通量过大、车辆超载、冻融侵害、雨季冲刷等不利情况下，路基很容易出现裂缝、沉降、滑移等。袖阀管式静压注浆工艺对于路基裂缝、沉降、边坡滑移的处理效果显著，处理后可很快投入使用。如何有效地控制注浆质量，确保路基加固处理的效果是我们在工程实践中探索的一个课题。
工艺简介及加固机理
工艺简介
袖阀管式注浆是在路基中按某一角度施设一定深度的钻孔，予灌套壳料，设置注浆外管，注浆外管将永久留在土体中，注外管每隔一定间距预留出浆口，在出浆口处加设截止阀，注浆时，将带封堵装置的注浆内管置入注浆外管内，对需要注浆部分进行注浆。这样在土体中产生以钻孔为核心的桩体，且在桩体土体裂隙中形成抗剪能力强的树根网状浆脉复合体。
加固机理
由于土质的孔隙小，且不连通，在路基土体中进行静压灌浆实为劈裂灌浆，即浆液在压力作用下进入土层后，浆液周围土体的孔隙水压力急剧增高，当其大于地层的初始应力时，引起局部土体的剪切破坏，浆液沿着地层的结构面及小主应力作用面产生劈裂，使土体的可灌性增大。浆液沿结构面及小主应力面向外向上形成劈裂、延伸和扩散。在平面上，浆脉是树根状及网格状分布。在纵向由于分段灌注，形成上下连续的不规则的板状凝结体。在软土中，浆液是靠劈裂效应将浆脉结构固结在土体中的，因此，土体的加固效果取决于浆脉的密度和凝结体的强度。随着复灌次数、灌浆量及压力的增加，主浆脉和分支浆脉的厚度将会增加，凝结体在土体中形成密度较大，并有一定刚度的骨架结构，与被浆脉分割、互相围封、相互约束的土体形成复合地基。浆液在劈裂、延伸及扩散过程中对周围土体产生挤密及充填作用，从而改善和根本改变地基的物理力学性质及承受荷载的作用机制，提高土体的强度和减少变形，达到加固土体的目的。另外，由于浆液的水化凝固与路基土排水固结变形不协调，致使水泥凝结体与路基土之间界面的透水性远大于土体本身的透水性，形成纵横交错的排水通道，有利于由灌浆引起的超孔隙水压力消散及浆脉与土体的固结。因此，又进一步提高复合路基的强度，降低土的压缩变形。
对于填土土质不均匀、局部含水量较高、土体软弱的路基，采用袖阀管式静压注浆，能够使土体强度在多次注浆中得到提高，使土体与凝结体结合在一起，具有“加筋土”及“树根桩”的双重优点，增强整体抗滑能力。另外，因袖阀管注浆中截止阀的单向性，可以多次地人为控制注浆量，减少注浆对土体的扰动破坏程度，使路面抬升控制在合理的范围。
施工准备
试验准备
设立工地试验室，配备满足施工需要的试验检测仪器和设备，配足配齐试验人员，按监理工程师要求，建立施工技术档案，专人负责。
材料准备
人员进入现场后，立即着手制定材料供应计划，确定工程所需材料的供货地点、数量以及运输方式，保证工程开工所需。
技术准备
（1）、组织有关技术人员详细阅读、熟悉设计文件、图纸及有关资料，明确设计意图，掌握各种原始资料。
（2）、进行现场补充调查，为修改设计和编制实施性施工组织设计收集资料。编制实施性施工组织设计。根据现场实际情况，路基是否存在滑移，从而确定直管、斜管的布设形式和数量，以求最佳处理效果。
4、设备和人员准备
一个工作班组需要设备为：钻机1台、搅拌机1台、压浆泵1台、发电机1台、潜水泵1台；人员：15人。根据工程量大小及工期要求确定班组数量。
施工工艺流程
堵缝 定位孔 钻孔 下注浆外管制浆
下注浆内管注浆 补灌 沥青砼罩面
重复
洗孔
堵缝：裂缝用砂浆抹严，防止施工过程中进一步雨水灌入。
定位孔：按加固要求放线、定位孔。
钻孔：按放线定位孔，把钻机安置在所钻孔位置，经检测垂直度、倾斜角度后方可开钻。钻进过程中要详细记录，包括地层情况、孔位移动距离、方向、异常情况、处理措施，经现场监理工程师验收合格后，方可移孔。孔位偏差不得大于10cm。
下注浆外管：将制作好的注浆外管平稳地置入孔内，其连接要牢固，各截止阀一定要可靠。
制浆：按设计配合比或浆液比重搅拌浆液，搅拌浆液时间不得小于3分钟，制备好的浆液放置时间不得超过2小时，每孔每段注浆结束后，要计量水泥用量。
洗孔：为保证重复注浆的效果，在每次注浆完成后，要对注浆孔进行洗孔，用优质泥浆完成，确保下次注浆顺利进行。
补灌：在注浆量及压力达到要求后，对注浆外管进行封口补灌，使管内填满灰浆。
沥青砼罩面：灌浆完成后，清理路面，根据设计要求铺筑细粒式沥青砼（AC-13I）罩面。
施工技术要求
（一）、灌浆材料
1、水泥
（1）根据路基加固需要，选用灌浆用的水泥品种。采用普硅水泥32.5R。
（2）水泥细度要通过80µm方孔筛，其筛余量不大于5%。
（3）灌浆用的水泥必须符合规定的质量标准，不得使用受潮结块的水泥。水泥不应存放过久，出厂期超过三个月的水泥不应使用。
2、水：灌浆用水应符合JGJ63-89第3.0.4条的规定，拌浆水的温度不得高于40℃。
3、粉煤灰：选用精选的二级粉煤灰，烧失量不大于8%。
（二）、设备
1、钻孔设备：钻机和钻头应根据工程地质条件选用，宜采用回旋式钻机和冲击式钻机。
2、灌浆设备：灌浆泵性能应与灌浆浆液浓度相适应，容许工作压力应大于最大灌浆压力的1.5倍。搅拌机应保证均匀连续的拌制浆液，灌浆前应试运行。灌浆管路应畅通，并能承受1.5倍的最大灌浆压力。灌浆泵和灌浆孔口处均安装压力表。
（三）、钻孔要求
钻孔采用回旋钻机合金钻头，孔位偏差不大于10cm。
（四）、钻孔冲洗
灌浆孔应进行冲洗。冲洗压力，采用80%的灌浆压力。冲洗冲至回水澄清后10min结束，总的时间要求，单孔不小于2h。孔内残存的沉积物厚度不得超过20cm。
（五）、制浆
1、制浆材料必须称量，称量误差小于5%。水泥等固相材料采用重量称量法。各类浆液必须搅拌均匀并测量浆液密度。
2、纯水泥浆液的搅拌时间，使用普通搅拌机时，不少于3分钟；使用高速搅拌机时，不少于30秒。浆液在使用前过筛，自制备至用完的时间不超过3小时。
3、拌制细水泥浆液和稳定浆液加入减水剂和采用高速搅拌机。搅拌时间通过试验确定。细水泥浆液自制备至用完的时间不超过2小时。
4、集中制浆站制备水灰比为0.5:1的纯水泥浆液。输送浆液流速为1.4-2.0m/s。各灌浆地点测定来浆密度，调制使用。
5、浆液温度保持在5 - 40℃，不得超过此标准，否则，按废浆处理。
（六）、灌浆压力和灌浆方法
1、路基注浆压力一般为0.3-0.5Mpa，根据上覆土层厚度及路面高程监测情况再行调整。
2、灌浆分二序孔，孔距由稀至密，顺序进行。第Ⅰ序孔孔距3.0m，第Ⅱ序孔孔距1.5m。
3、每孔自下而上分段进行灌浆，每段0.75m。
（七）、浆液水灰比和浆液变换
灌浆采用水泥粉煤灰浆液，浆液配比为水泥：粉煤灰=2:1，散度15-20cm，水泥为32.5R普通硅酸盐水泥。
1、灌浆浆液按水灰比分为七级：5:1,3:1,2:1,1:1,0.8:1,0.6:1,0.5:1.由稀到稠按灌浆设计要求变换浆液和终止。
2、灌浆中，当某一级浆液灌入量已达300L以上，或灌注时间大于1小时，而灌注压力及吸浆量均无改变或改变不显著时，应改浓浆液灌注。当注入率大于30l/min，灌浆即可越级变浓。
（八）、灌浆结束标准
1、在规定的设计压力下，如果吸浆量不大于0.4L/min，应继续灌注30分钟，或吸浆量不大于1L/min，应继续灌注60分钟，灌浆工作方可结束。
2、当长期达不到结束标准时，应报监理工程师共同研究处理措施。
（九）、灌浆孔封孔
1、每个灌浆孔全孔灌浆结束后，承包人应会同监理工程师及时验收，合格的孔才能进行封孔。
2、灌浆孔应采用“分段压力灌浆封孔法”。
六、应用举例
袖阀管式静压注浆工艺已逐渐得到人们的认可并加以广发应用，例如，京福高速公路路面大修工程、京沪高速公路路面大修工程、潍莱高速公路路面大修工程、滨博高速公路被交道加固工程等施工中都采用该工艺对路基进行了加固处理，处理效果显著。
七、结束语
综上所述，袖阀管式静压注浆工艺在路基养护中的应用，可以得出以下结论：
1、适用于加固处理各种级别公路路基边坡滑移、裂缝、沉降、唧泥、脱空，提高使用寿命。
2、减小了弯沉，提高了路基密实度和整体支撑作用。
3、斜管的合理布设对于预防和治理路基的滑移具有很好的效果。
4、便于小型机械和人工作业。
5、成本低。
6、与常规式压浆技术一起实施，是对路基综合整治有效的措施之一。
但也存在一些有待完善的问题：压浆泵易漏浆、压力达不到要求；压浆管道易堵塞、压浆是否饱满的现场判定困难等。应在今后的养护实践中，不断探索出更有效的经验和施工工艺。