公路路基注浆加固实例分析

公路路基注浆加固实例分析

范志远

（华东建筑设计研究院有限公司 市政工程设计院 上海 200000）

摘要：路基注浆加固在上海得到广泛的应用，但在实际操作工程中会遇到诸多问题。本次通过工程实例对注浆加固技术进行深度分析，为以后设计提供相关技术支持。

关键词：公路路基；注浆加固；设计与技术分析

一、工程概况

南亭公路是上海S325省道的一部分也是奉贤、金山两区境内的一条重要横向道路。南亭公路东起奉贤区南桥镇南桥路向西穿越金山区亭林镇后接入松金公路，全长约15km，以叶庄公路为界东侧道路等级为二级公路，西侧为三级公路。根据钻芯取样结果，南亭公路现状机动车道路面结构如下：4-6cm沥青混凝土面层+24cm三渣基层+25-30cm碎石垫层，总厚度约53-60cm。

南亭公路建成后未进行过大中修项目，仅实施了日常养护和小修。从现状调研看路面补丁、裂缝等病害较多。

根据弯沉、PCI、RDI和PSSI等检测数据分析，部分路段路面结构弯沉较大，小部分路段的路面结构强度评价为次、差，PSSI不满足二级公路养护规定值70、三级公路规定值65的路段占总范围的32％，总体状况较稍差。

根据《公路大中修工程设计规范》（DG/TJ 08-2191-2015）中“二级及二级以下公路沥青路面维修对策决策树”的要求，本次路面整治针对道路弯沉不合格、病害严重的路段进行基层补强后一层式或二层式罩面。

南亭公路宽11m，双向两车道，路幅较窄，来往车辆较多，公交路线繁忙；采取翻挖补强的方式施工期间对交通影响较大，且施工时间较长；综合考虑最终采用注浆补强的方案对道路路基进行加固处理。

二、注浆加固方案设计

1、注浆方式

本次注浆采用压密注浆，压密灌浆是指通过钻孔在土中灌入极浓的浆液，在注浆点使土体压密，在注浆管端部附近形成浆泡。浆液的扩散对周围的土体产生压缩，浆体替代了注浆范围的土体，利用土体发生弹性变形从而使土的密度明显增加。

2、注浆材料

因工期原因设计采用快凝地聚合物为注浆材料。

表2-地聚合物注浆混合料配合比

因为本次工程需要施工后快速开放交通，

3、注浆深度、注浆量及孔距

根据道路检测和钻芯取样结果分析，道路三渣基层结构变形、松散，土基压实度不够造成路面沉陷及弯沉不达标。因此本次道路加固方案不仅要对现状道路基层进行注浆同时对道路土基进行加过处理方能彻底解决道路病害。通过结合道路结构厚度计算拟定本次注浆深度为路面标高以下80cm。

根据公式，注浆半径R可按一下公式计算确定：

式中：k-土的渗透系数，mm/s；

P-注浆压力，MPa；

r_o-注浆管半径；

t-注浆时间；

e_o-土的孔隙率；

B-损失系数，一般取0.1~0.3。

注浆量通常认为土中的孔隙率即为注浆的体积，因为道路维修工程一般不对道路结构进行勘察，所以注浆量通常需要施工队进行定点实验，取得实验数据后方可进行规模施工。

本次注浆方案采用两次注浆——深层注浆与浅层注浆。注浆孔位设计采用梅花型分布。根据现场状况，采用以下注浆布孔方式：孔距1.5m，排距1.5m，孔径φ50mm。

图1-注浆布孔设计图

4、注浆压力

注浆压力泵工作压力宜控制在1.0MPa，当压力达到1.0MPa时，停止注浆静压3分钟。若压力下降需继续注浆，直到邻孔出浆为止。注浆最大压力超过1.5MPa时，应立即暂停注浆，如果再次注浆依然超过1.5MPa，则注浆结束。

5、特殊情况措施

（1）窜浆

①增加孔距；②适当延长下个次序注浆时间，使得上一次序孔浆液基本凝固或具有一定强度后，再开始后一次序钻孔；③如果窜浆孔为下个待注孔，可以采用同时注浆。

（2）冒浆

①预估注浆量已经达到实验注浆量需停止注浆；②重新拟定注浆量③可采用多次注浆。

（3）抬动

路面抬高控制在0.5cm以内，如超出过多，应停止注浆。在技术与经济可行的条件下,尽可能降低路面抬动施工时拟采取以下措施：①考虑缩孔间距同时降低注浆压力；②分层钻孔，提高表层土体的抗变形能力。

（4）压力

在规定压力下，当单孔注浆量小于1L/min时，应稳压5-10分钟，若压力不降或下降不超过10%，可终止注浆。

6、 机械设备和控制要点

本次工程注浆施工共计投入设备如下：

施工时质量控制有一下几点：1、本次工程注浆材料使用工厂根据现场实验数据预包装的产品料配比精确，施工时按照规定送入拌料口即可;减少现场拌合环节避免因计量不严格导致材料配比失衡影响工程质量。采用成品料既能缩短工时减轻工人工作量，而且扬尘较少更加绿色环保。2、注浆时施工现场应安排专业人员详细记录注浆压力、深度和注浆量。3、注浆时应严格控制按照要求控制浆液配比和拌合时间，搅拌结束后进行测试合格后方可进行注浆，并不定期检测浆液各项技术指标，同试验结果比照进行控制。

三、注浆加固质量检测

道路注浆地基加一般是注浆后对注浆段进行面层弯沉检测和试块抗压强度来判断注浆加固是否成功。本次设计在注浆加固结束开放交通7d后，进行弯沉检测。根据原道路路面结构参数计算：

路基回填模量按照正常取值30MPa，经过计算路注浆后的顶面弯沉值须≤0.388mm；并要求试块28d抗压强度≥30MPa。检测时注浆处理段道路弯沉应不小于上述设计值，如个别点达不到要求，需采取二次注浆加固以达到设计弯沉值。

表3-地聚合物检测报告

四、道路注浆结果与评价

图2-注浆前后道路弯沉检测对比图

根据注浆前、后的弯沉检测数据对比，注浆后的路段最大弯沉值为0.3mm，全部满足设计弯沉要求。

五、结论

1、影响注浆效果的因素

（1）注浆材料和配比

注浆材料的选用和恰当的配比是注浆效果保证的因素之一，如注浆材料质量不符合要求后期固结体的抗压强度和其他技术指标将会不标影响工程质量。材料配合比也需要根据现状地质情况进行试验取得最佳配比数据，如需要快速凝固所以要加入早凝剂，相应的注浆方式也需随之调整。

（2）气候因素

气候影响主要为降水和气温，连续降雨导致空气湿度过大或在雨季时降雨量大施工现场对材料遮盖不严密，材料中的水泥、粉煤灰等会因为受潮而变质。

夏天气温过高浆液固结过快，注入的浆液扩散半径则不够；冬季气温低浆液凝固慢容易发生窜浆、冒浆等。所以施工时需要根据温度、天气不同条件下对注浆材料进行适当的调整。

（3）地下水

现场施工时地下水会对注浆质量产生一定的影响。注浆时的压力与地下水成正比时需要增加注浆压力才能保证注浆量足够从而达到预期注浆效果；但压力过大会导致路面结构损坏或浆液外溢等情况。因此需要疏干地下水或者采用井点降水至可施工范围方可进行下步工作。

2、注浆加固的优缺点

本次路基加固通过压密注浆方式进行处理，经过专业检测达到了相关规范要求。做到了节约成本、缩短施工周期、减少干扰周边居民出行、减少污染、绿色环保，取得了可观的经济利益和社会利益。

通过本次施工对道路注浆加固总结有一下优点：

（1）投入设备少、工艺成熟、施工方便工期短；

（2）对周边环境的影响小，施工时只有冒浆对路面有少许污染，基本无扬尘等污染现象；注浆机械设备噪音小对周边居民干扰低，相应的降低了社会群众对施工不满的投诉，降低社会成本。

（3）对交通影响较小，如在交通管制较严或需要快速开放交通的地方，可以使用快凝型注浆材料，注浆结束养护2-3小时，使之达到早期强度标准即可开放交通，最大程度避免因占道施工影响道路通行；

（4）造价低，相对于翻挖新建道路结构最高可节约30%成本；

3、总结

正是因为有上述的优点，注浆技术才会在上海等地区得到广泛的推广应用。但是在实际应用过程中，因为场地情况的多样化会对施工产生许多不利因素从而影响工程质量。如在市政道路进行注浆施工前就需要对现状地下管线进行详细调查，必要时需对注浆孔附近的管道进行CCTV检测，以免管道有破损浆液渗入其中造成管道堵塞，影响正常使用。还有注浆场地周边建筑较多且距离较近时更需丰富的施工经验和现场控制，并增加专业的检测设备，随时检测场地标高的变化，避免抬高过快过高对周边建筑结构造成破坏。

实例表明，路基注浆加固以较短的施工时间、较小的环境影响达到了预期的工程质量。路基注浆加固技术经过市场的检验，无论从施工工艺还是设备都有长足的进步。同时随着施工管理水平的完善和提高及现场施工经验的积累使注浆技术应用到更广泛的领域。中国基建还处于快速发展时期，势必对注浆技术提出更高的要求；注浆技术需要进一步完善注浆检测标准，研发新的注浆技术和材料才能应对越来越严苛的市场需求。

参考文献：

1、《公路路基与基层地聚合物注浆加固技术规程》SZ-G-B04-2007

2、《道路注浆加固技术规程》DG/TJ-08-2240-2017