復(fù)合注漿處理黃土地基塌陷方案應(yīng)用技術(shù)

孫平

（河南省交通規(guī)劃設(shè)計研究院股份有限公司，河南 鄭州 450000）

復(fù)合注漿處理黃土地基塌陷方案應(yīng)用技術(shù)

孫平

（河南省交通規(guī)劃設(shè)計研究院股份有限公司，河南 鄭州 450000）

隨著我國公路建設(shè)的快速發(fā)展，在黃土地區(qū)，常常會遇到很多公路工程地質(zhì)災(zāi)害。在這些地質(zhì)災(zāi)害中，路基地基塌陷對行車最不利，而且會嚴(yán)重影響公路營運。復(fù)合注漿技術(shù)是處理黃土地區(qū)公路地基塌陷的一種有效方法，它比較適用于處理公路塌陷、路面沉降、路面裂縫等病害。該方法具有設(shè)備簡單、施工方便、技術(shù)先進(jìn)、效果顯著、費用合理經(jīng)濟(jì)且不影響正常交通等優(yōu)點。洛三高速公路路基地基塌陷采用注漿法治理，取得了良好的效果，它的成功為日后處理類似工程提供了一定的參考和借鑒。

黃土地基；復(fù)合注漿技術(shù)；暗穴；地基塌陷

地基塌陷是黃土地區(qū)公路建設(shè)中經(jīng)常遇到的地質(zhì)病害，它的存在很容易導(dǎo)致路基沉陷，影響車輛的正常運行。尤其是濕陷性黃土，受到工程結(jié)構(gòu)、自重等壓力的影響，再加上水浸后結(jié)構(gòu)的變化，強(qiáng)度下降，附加沉降過大，會出現(xiàn)較大的危害。鑒于此，筆者深入分析了濕陷性黃土的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，而研究造成黃土地基塌陷的成因和影響因素是處理病害的前提條件。

本文結(jié)合洛三高速公路處理黃土地基塌陷的方案，根據(jù)工期、環(huán)境特性、土層結(jié)構(gòu)特點，分析、研究了濕陷性黃土的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和自然地理因素等，分析了引發(fā)路基塌陷的原因，詳細(xì)論述了路基塌陷的處置方案，描述了具體的施工工藝和質(zhì)量控制方案，確保工期合理、經(jīng)濟(jì)，為黃土地區(qū)公路路基塌陷處置提供一定的參考和借鑒。

1 工程概況

洛三高速常閆分離式立交，地基屬第四紀(jì)堆積灰黃色、均質(zhì)黃土，疏松多孔，富含碳酸鈣的粉沙質(zhì)沉積物，濕陷性高，天然低濕度下高強(qiáng)度，壓縮性低，一旦浸水強(qiáng)度大幅度驟降，變形劇烈。常閆分離式立交橋，上跨310國道，橋梁施工進(jìn)度按照施工組織設(shè)計進(jìn)行，橋梁中間墩柱鉆至約30 m深度，鉆機(jī)出現(xiàn)異常，進(jìn)度明顯放緩，局部漏水繼而塌陷出現(xiàn)暗穴，孔口出現(xiàn)長數(shù)米的裂縫且裂縫有繼續(xù)發(fā)展的趨勢；相鄰2#樁基部位也出現(xiàn)裂縫，局部塌陷。經(jīng)物探檢測，西方向異常區(qū)在地下深度20～35 m，南北長約45 m，東西寬約35 m，總面積約1 300 m2；北東方向在地下深度5～15 m，南北長約40 m，東西寬約20 m，總面積約800 m2。橋位所在地址局部巖層為半濕陷性黃土，塌陷橋位墩柱距離正常通行的G310僅4 m，交通量大且大型貨車占有一定的比例，在一定程度上影響了車輛的通行安全。

2 失陷黃土機(jī)理和影響因素分析

黃土灰黃、均質(zhì)、疏松多孔，化學(xué)、物理過程比較復(fù)雜，分析黃土濕陷結(jié)構(gòu)，即分析其礦化成分、顆粒組成、微結(jié)構(gòu)等，并結(jié)合土的物理特征，比如含水量、孔隙比等。

2.1 微結(jié)構(gòu)

黃土微結(jié)構(gòu)呈蜂窩狀，以粉土粒為主，粉土粒占60%，膠結(jié)物膠結(jié)蜂窩狀結(jié)構(gòu)，黏土粒膠結(jié)團(tuán)粒，孔隙大。黃土微結(jié)構(gòu)是由碳酸鈣凝集微瑣碎礦物和黏膠微粒組成的，濕陷變形敏感。

2.2 含水量

濕陷變相隨著含水量的增加而增大，在外部荷載的作用下，黃土濕陷性會提高。初始含水量提高后，濕陷系數(shù)降低，失陷曲線趨向平穩(wěn)，在一定階段出現(xiàn)了預(yù)濕飽和的情況。當(dāng)含水量不變，壓力作用增加到一定程度后，濕陷敏感性降低。

2.3 孔隙比

一般情況下，黃土濕陷性隨著天然孔隙比的增大而增加，孔隙體積在相當(dāng)程度上影響濕陷性，孔隙的結(jié)構(gòu)形態(tài)對濕陷性有一定的制約?？紫侗扰c濕陷系數(shù)呈正相關(guān)，黃土孔隙比大，濕陷性比較強(qiáng)，黏粒量少，膠結(jié)比較弱。

2.4 化學(xué)成分

黃土化學(xué)性質(zhì)對濕陷性的影響也比較大，由地質(zhì)情況調(diào)查統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，黃土含有黏土礦物、長石、石英等，二氧化硅的比例最大，同時，碳酸鹽、鎂、堿金屬鈣等也占有一定的含量。易容鹽包括鉀、芒硝、蘇打等，黃土的濕陷性受水溶鹽成分的影響會發(fā)生變化。

3 復(fù)合注漿工程設(shè)計

3.1 方案設(shè)計原則

雖然處理路段進(jìn)行過專項處治，但是，由于治理區(qū)路段處于農(nóng)田灌溉區(qū)域，季節(jié)性灌溉導(dǎo)致路基塌陷病害經(jīng)常出現(xiàn)。因此，在確定項目處置方案時，要考慮以下設(shè)計原則：①以“防排結(jié)合、綜合治理、控制濕陷”為原則，完善排水設(shè)施，防止地表水通過邊坡和排水設(shè)施下滲基底；②以“擠密夯實、排水固結(jié)、保障強(qiáng)度”為原則，旋噴樁處置沉陷路基和臺背，提高路基承載力，減輕基底濕陷；③以“恢復(fù)設(shè)計、保障功能、確保安全”為原則，改善路基平整度和橋頭跳車，提高行車舒適性和安全性。

3.2 復(fù)合注漿工程設(shè)計

對于工程塌陷，擬采用膠結(jié)注漿技術(shù)處理，通過注漿孔將水泥漿（水灰比1∶0.7～1∶1）注入暗穴中，將暗穴中空隙體積全部充填，并將松散物膠結(jié)在一起，以阻止上覆土層塌陷冒落。地表鉆孔注漿可以膠結(jié)固化塌陷和裂隙，恢復(fù)地基強(qiáng)度和承載力，有效防止塌陷繼續(xù)和沉陷變形，保障路基的穩(wěn)定性，保證公路的正常運行。

4 復(fù)合注漿施工工藝

4.1 材料和配比設(shè)計

4．1．1 注漿材料組成

采用普通水泥灌漿，外加劑采用速凝劑，水使用普通飲用水即可，pH值應(yīng)大于4，水泥為42.5號水泥，并符合灌漿工程的要求。

4．1．2 注漿配比設(shè)計

參照本工程其他路段塌陷暗穴處治，因地制宜，試驗水泥漿配比水灰比為1∶0.7～1∶1，壓力注漿，穩(wěn)定壓力不小于1.5 Mpa，注漿量小于70 L/min即可，持續(xù)穩(wěn)定15 s后停止注漿。實驗路段檢驗配比設(shè)計、漿液濃度、凝結(jié)時間等。

4.2 灌漿孔和檢查孔

在暗穴周圍設(shè)計帷幕孔，孔間距8～10 m，注漿孔孔間距8～10 m。注漿孔設(shè)計長度應(yīng)穿透塌陷至穴底，平面布置梅花形布設(shè)，面積應(yīng)覆蓋整個塌陷區(qū)域，設(shè)置2%的檢查孔且不少于2個，隨時觀察注漿情況。

4.3 灌漿工藝

4．3．1 定點

由于鉆孔難以準(zhǔn)確確定塌陷變形區(qū)域的復(fù)雜程度，鉆孔原則上應(yīng)鉆透空穴頂板。如果在設(shè)計注漿孔深度范圍內(nèi)未遇到空穴，則鉆孔深度應(yīng)不小于40 m。

灌漿孔設(shè)置采用鋼尺實地測量定位，如果個別位置受到地面的影響，可以適當(dāng)調(diào)整。

4．3．2 施工工藝和要點控制

成孔：采用ф127 mm孔徑鉆頭，成孔鉆至約5 m進(jìn)行套管ф130 mm護(hù)壁，然后繼續(xù)采用ф89 mm孔徑鉆至設(shè)計深度。塌陷邊緣設(shè)置帷幕孔：采用孔徑ф146 mm的鉆孔，跟管鉆進(jìn)，地面以下約5 m設(shè)置套管ф150 mm護(hù)壁，跟管成孔變徑為ф127 mm，用ф127 mm鉆至設(shè)計深度。

控制要點：注漿孔終孔孔斜控制2°；檢查孔取芯進(jìn)行注漿飽滿程度和強(qiáng)度檢查；嚴(yán)格注漿鉆探記錄數(shù)據(jù)檢查，及時處理鉆孔中掉鉆、埋鉆的情況，及時檢查鉆孔深度、層位?？卓跐仓翰捎莽?0 mm注漿管鉆至變徑處，添加入少量礫石和黏土，采用52.5號快凝水泥或添加2%速凝劑的1∶0.6～1∶0.8的注漿液澆鑄至空口，加快凝結(jié)和孔壁固結(jié)。

4.4 灌漿實驗檢測

4．4．1 檢測方法

鉆探：塌陷處理結(jié)束180 d鉆孔檢驗。鉆樣取芯檢驗漿液充填飽滿度，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于0.3 Mpa，結(jié)合施工記錄進(jìn)行注漿質(zhì)量分析、評價。

超聲波檢測：超聲波檢查孔檢測。

4．4．2 注漿檢測位置和控制標(biāo)準(zhǔn)

注漿檢測位置是：預(yù)先設(shè)置的檢測空位置和施工中的特殊部位。

控制標(biāo)準(zhǔn)是：按照不小于注漿孔布設(shè)總數(shù)的2%的標(biāo)準(zhǔn)檢測。

5 結(jié)束語

該工程暗穴加固施工完成后，經(jīng)過2年通車檢驗，監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，路基沉陷趨于穩(wěn)定，橋梁樁基穩(wěn)定，路面不再產(chǎn)生新的裂縫，加固效果達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計要求。

［1］鄭亞強(qiáng).濕陷性黃土地基處理技術(shù)在桃同高速公路病害治理中的應(yīng)用研究［D］.西安：長安大學(xué)，2015.

［2］王菊蕊，王軒.塑料排水板處理高速路橋過渡段應(yīng)用分析［J］.中國水運，2013，13（8）：245-246.

［3］交通運輸部公路科學(xué)研究院.JTG E40—2007公路土工試驗規(guī)程［S］.北京：人民交通出版社，2007.

［4］郭朋朋，王軒.采用壓漿技術(shù)處治水泥混凝土路面脫空應(yīng)用［J］.科學(xué)之友，2007，20（7）：54-56.

［5］中交第二公路勘察設(shè)計研究院.JTG D30—2004公路路基設(shè)計規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2004.

［6］交通運輸部公路科學(xué)研究院.JTG/T H21—2011公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：人民交通出版社，2011.

〔編輯：白潔〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.13.160

2095-6835（2017）13-0160-02

孫平（1988—），女，河南正陽人，2009年畢業(yè)于河南工業(yè)大學(xué)（?？疲?，主要研究方向是路橋設(shè)計。