某高速公路路堤塌陷灌漿加固方法

劉炳船

1 工程概況

某高速公路地處石灰?guī)r地帶，巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，由于溶洞頂板脫落，導(dǎo)致地面塌陷、路堤失穩(wěn)滑移的現(xiàn)象，形成直徑約18米、深5米的塌陷區(qū)，嚴(yán)重影響公路交通安全。

2 地質(zhì)及巖溶發(fā)育情況

經(jīng)過現(xiàn)場勘察和施工情況表明，場地地層巖性單一，上部主要由填筑土、淤泥組成，亞粘土呈透鏡體分布，下部為石灰?guī)r。地質(zhì)條件比較復(fù)雜，主要表現(xiàn)為淤泥深厚，溶洞和土洞發(fā)育，整個場地勘察、施工鉆孔39個，其中見溶洞的鉆孔有17個，鉆孔見洞率43.6%，屬溶洞強(qiáng)烈發(fā)育區(qū)，其主要特點(diǎn)為：

2.1 溶洞的分布特征。根據(jù)揭露結(jié)果，場地溶洞呈帶狀分布，走向?yàn)闁|西向或北東向，中部、南部溶洞發(fā)育，中部溶洞規(guī)模較大。溶洞發(fā)育部位普遍較淺，溶洞頂板厚度小。

2.2 溶洞結(jié)構(gòu)特征。在有溶洞17個鉆孔，其中見單層溶洞有11個孔，占見洞鉆孔的64.7%，見二層溶洞者有6個孔，占見洞鉆孔的35.3%。場地內(nèi)所見溶洞中，單層溶洞高度小于等于3m者有14個，占67%；3～5m 者有2個，占10%；＞3m 者有5個，占23%，單個溶洞最大高度為10.6m。

2.3 溶洞中多為流塑狀粉質(zhì)粘土充填，個別被淤泥充填，原因是溶洞頂板脫落，形成土洞，上部的淤泥流進(jìn)溶洞中。充填物飽滿程度多數(shù)半充填至全充填，少數(shù)無充填。鉆孔施工時，部分孔內(nèi)溶洞有漏水現(xiàn)象，也有部分鉆孔在基巖面上出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，基巖面起伏大，其上均有較厚的流塑狀的淤泥，淤泥具有流變性和觸變性特點(diǎn)。

3 設(shè)計(jì)處理方法

場地土洞、溶洞發(fā)育強(qiáng)烈，規(guī)模較大，高速公路交通流量大，通行壓力很大，處理方案必須是技術(shù)可行、安全可靠和工期快捷，設(shè)計(jì)采用鉆孔灌注水泥砂漿的充填加固方案，布置4 排灌漿孔，其中兩排在邊坡上，兩排在坡底，間距為2米，其中灌漿鋼管留在孔內(nèi)，對邊坡穩(wěn)定起著擋土作用。具體的設(shè)計(jì)情況如下：

3.1 鉆孔

鉆孔直徑為130mm，孔深以入完整巖石深度3m 為準(zhǔn)。鉆進(jìn)時及時記錄鉆進(jìn)情況，測量土洞、溶洞的埋深、大小及充填情況。

3.2 鋼花管

對于土洞或溶洞較大或多個串聯(lián)的溶洞，灌漿管采用規(guī)格為直徑為127mm 無縫鋼管，壁厚4.5mm，兩節(jié)鋼管采用10cm的螺紋套管連接，土洞或溶洞位置沿軸向每隔15cm 開一對3cm 出漿口，梅花狀布置。對于土洞或溶洞較小或無溶洞的鉆孔，花管采用規(guī)格為直徑為110mmPVC 管，軸向每隔15cm 開一對3cm 出漿口，梅花狀布置，用作排氣、排水孔。鉆孔完成后及時下入灌漿管，埋管時露出地面約20cm，管底至溶洞底約50cm的空隙。

3.3 灌漿材料及配合比

注漿材料為現(xiàn)場攪拌水泥砂漿或預(yù)拌的商品砂漿，水泥標(biāo)號為42.5＃，細(xì)砂，其配合比 0.7～0.8：1：2（水：水泥：砂）。

3.4 灌漿

土洞或溶洞發(fā)育，灌漿量大，采用混凝土泵車進(jìn)行灌注，壓力一般為 1～3MPa。注漿過程中，如果發(fā)現(xiàn)周圍坡（地）面有冒漿，則停止灌注，用水玻璃砂漿封堵后再進(jìn)行間歇性灌漿。

歐盟90%的天然氣依靠進(jìn)口，最早歐盟的天然氣運(yùn)營模式是大型天然氣企業(yè)縱向一體化壟斷經(jīng)營，效率低下，各國之間市場分割嚴(yán)重，天然氣供應(yīng)經(jīng)常處于緊張狀態(tài)。

3.5 排氣孔

一個孔灌注時，周圍的孔作為排氣孔，可觀察臨孔排氣、排水、排漿情況，判斷溶洞連通性、灌漿飽滿程度等，并可防止因灌漿壓力過大而導(dǎo)致地面隆起現(xiàn)象。

3.6 灌漿終止條件

a.注漿壓力達(dá)到3MPa 并穩(wěn)定時；b.灌漿量小而灌漿壓力徒增并大于6MPa時；c.周圍坡（地）面有頻繁冒漿，經(jīng)封堵后間歇性灌漿仍然冒漿；d.地面明顯隆起。

4 灌漿情況及檢測、監(jiān)測成果

4.1 灌漿情況

本次溶洞灌漿的主要特點(diǎn)：a.灌漿分布與灌漿量大小與鉆孔反映的溶洞區(qū)的分布和規(guī)模基本相一致，灌漿主要集中在中部溶洞帶，中部核心塌陷區(qū)灌漿量達(dá)800m3，占本次灌漿量的60%。其次為南部溶洞帶，灌漿量約320m3。北部灌漿量較少?？傋{量1349.5m3。b.場地內(nèi)巖溶普遍很發(fā)育，且?guī)r面、溶蝕面傾伏大，巖溶的形態(tài)及分布具有復(fù)雜性和隱蔽性的特點(diǎn)，溶洞帶之間、溶洞之間連通性差別大，溶洞的充填程度不同，每孔的灌漿量千差萬別，單孔注漿量10.5～220m3。出現(xiàn)個別鉆孔灌漿與鉆探揭示溶洞發(fā)育情況不一致情況。c.灌漿時，臨孔冒水的現(xiàn)象較多，但冒砂漿情況極少，這說明溶洞連通路徑較長，但連通通道小，水流通容易，但砂漿流動易堵塞通道。隨者灌漿進(jìn)行，小通道被堵塞，冒水也逐步停止。

4.2 灌漿異常情況及采取的措施

4.2.2 施工過程出現(xiàn)過地表塌陷，地面隆起情況，但規(guī)模、范圍較小。施采取暫時停止灌漿，或變換灌漿孔，塌陷和隆起無繼續(xù)擴(kuò)展跡象，繼續(xù)灌漿。

4.3 監(jiān)測和試驗(yàn)孔檢測情況

4.3.1 監(jiān)測情況

本項(xiàng)目從施工過程到施工后進(jìn)行全過程的監(jiān)測，監(jiān)測手段主要采取水準(zhǔn)儀監(jiān)測地面高程的變化和量測裂縫大小的變化兩種。從現(xiàn)場監(jiān)測來看，施工時地表局部有隆起現(xiàn)象，工后不再出現(xiàn)塌陷，裂縫不擴(kuò)展，路堤穩(wěn)定，達(dá)到設(shè)計(jì)加固效果。

4.3.2 試驗(yàn)孔檢測情況

灌漿完成后進(jìn)行抽芯檢測，試驗(yàn)布置鉆孔6個。從檢測結(jié)果來看，有三個孔無溶洞，也無充填有砂漿；另外三個孔有土洞、溶洞，分別充填有一到三層砂漿，每層充填厚度為1.0～3.8m，水泥砂漿充填飽滿、膠結(jié)良好，抗壓強(qiáng)度代表值為9.81～16.0MPa，土洞、溶洞處理灌漿效果滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語

5.1 灌漿效果

本次灌漿分布和灌漿量大小與鉆探及灌漿孔揭露的情況基本相吻合，灌漿量較大，灌漿壓力大，地表有隆起現(xiàn)象，工后監(jiān)測表明，沉降穩(wěn)定。鉆孔檢查情況表明，土洞、溶洞已被水泥砂漿充填，水泥砂漿充填分布基本與溶洞分布一致，南北兩端基巖面淺，中部凹陷成不規(guī)整溶槽，溶槽呈東西走向，水泥砂漿主要充填塌陷區(qū)中部和中部偏南的地段，漿液主要向東西擴(kuò)散，南北兩端灌漿量??；水泥砂漿充填飽滿，水泥漿膠結(jié)良好，抗壓強(qiáng)度較高。綜合上述情況，土洞、溶洞在灌漿處理后滿足設(shè)計(jì)要求，灌漿效果較明顯。

5.2 結(jié)論

土洞、溶洞處理一般優(yōu)先采用惰性材料、粗粒漿材，本次灌漿處理根據(jù)溶洞發(fā)育但充填物較多和邊坡的特點(diǎn)，采用了流動性和可灌性好的細(xì)粒漿材（水泥砂漿）和鋼花管灌漿技術(shù)，技術(shù)上可行、可靠，相對純水泥漿來說也是經(jīng)濟(jì)合理的，有一定推廣與應(yīng)用價值。

[1]地基處理手冊（2000年版）

[2]巖土工程治理手冊（林宗元，1993年第一版）

[3]建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（廣東省標(biāo)準(zhǔn)2007版）