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袖閥管法壓漿技術(shù)在處理路基沉陷中的應(yīng)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(cè)路基最大沉陷深度 達5厘米,平均沉陷深度達3厘米;南側(cè)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(cè)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(guān)技術(shù)人員進行了現(xiàn)場調(diào)查,為保證行 車安全,預(yù)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(shù)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(fù)的拉壓應(yīng)力,破壞土的結(jié)構(gòu),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(cè)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(cè)向移動及軟粘土的徐變,最終表現(xiàn)為路基側(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(shè)一定深度的鉆孔,予灌套殼料,設(shè)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(yù)留出漿口,在出漿口處加設(shè)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(fù)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(yīng)力時,引起局部土體的 剪切破壞,漿液沿著地層的結(jié)構(gòu)面及小主應(yīng)力作用面產(chǎn)生劈裂,使土體的可灌性增大。漿液沿結(jié)構(gòu)面及 小主應(yīng)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(luò)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(jié)體。在軟粘性土中,漿液是靠劈裂效應(yīng)將漿脈結(jié)構(gòu)固結(jié)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(jié)體的強度。隨著復(fù)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(jié)體在土體中形成密度較大,并有一定剛度的骨架結(jié)構(gòu),與被注 漿脈分割、互相圍封、相互約束的土體形成復(fù)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(jié)變形不協(xié)調(diào),致使水泥凝結(jié)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(jié)。因此,又進一步提高復(fù)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(jié)體結(jié)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(shè)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(shù)人員驗收合格后, 方可移孔??孜黄畈坏么笥?0cm。 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(shè)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(jié)束 后,要計量水泥用量。 5.5 洗孔 為保證重復(fù)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(shù)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(jié) 塊的水泥。水泥不應(yīng)存放過久,出廠期超過三個月的水泥不應(yīng)使用。 (2)水 灌漿用水應(yīng)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(shè)備 (1)鉆孔設(shè)備 鉆機和鉆頭應(yīng)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(shè)備 灌漿泵性能應(yīng)與灌漿漿液濃度相適應(yīng),容許工作壓力應(yīng)大于 最大灌漿壓力的1.5倍。 攪拌機應(yīng)保證均勻連續(xù)的拌制漿液,灌漿前應(yīng)試運行。 灌漿管路應(yīng)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(shè)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(yīng)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(jié)束標準 (1)在規(guī)定的設(shè)計壓力下,如果吸漿量不大于0.4L/min,應(yīng)繼續(xù) 灌注30分鐘,或吸漿量不大于1L/min,應(yīng)繼續(xù)灌注60
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