注浆加固处理技术在高速公路路基施工中的应用

郑文强

（石家庄市公路桥梁建设集团有限公司，石家庄 050000）

1 引言

高速公路路基在施工过程中容易受到外界气候、天气、地质等不良因素的影响，长时间运营容易出现路基沉陷、路基结构强度和稳定性降低，并伴随着不均匀沉降变形的产生，进而产生公路病害，因此，需结合路基沉陷问题采取必要措施进行处治[1]。现阶段注浆加固技术在公路路基沉陷处治应用中较为广泛，其路基加固效果显著，施工简单且成本较低，可推广使用。本文围绕注浆加固处理技术在高速公路路基施工中的应用进行研究，并在具体工程中应用。

2 路基沉陷类型及产生原因分析

2.1 瞬时沉陷

当公路路基受到重力作用时，会产生瞬时沉降，该现象是由于路基内部饱和的软土中孔隙水未及时排出[2]。瞬时沉降时路基土体仅为形变，未发生体变，所以，又称为剪切变形。当路基土层内部的饱和软黏土存在比重较大的荷载时，产生的初始沉降在总沉降量中占比较大，瞬时沉降产生的时间较短，但带来的整体影响较大。

2.2 固结沉陷

在高速公路路基沉陷病害中，固结沉陷是最常见的沉陷类型之一[3]，其产生的主要原因是路基土体内部孔隙水压不断降低，导致土体的压缩性变大，进而导致渗透性固结沉降。

2.3 次固结沉陷

公路路基土体的超静孔隙压力降低时，会引发路基的主固结沉陷。随着孔隙压力的不断变小，直至消失，这个过程中路基内部产生的沉降即为次固结沉降，此时土体颗粒与水膜产生反应，发生松动现象，特别是当土体内存在腐殖质等有机物时，该现象尤为突出[4]。该类型沉陷产生率较低，但是需予以重视和预防。

3 注浆加固技术工程特性

选用注浆加固技术处理高速公路路基的沉陷问题，效果突出且应用广泛。注浆加固技术的主要工作原理是：将原本病害路基通过注浆再加固的方式形成复合式路基结构，提高路基的结构强度和承载能力，避免路基再次产生压缩变形。其工作步骤为：首先对路基进行钻孔处理，再将注浆液均匀灌注至孔隙中，施工过程中，路基土体内部空气和水分被不断挤出，可以降低路基土体孔隙比，提高土体密实度。

注浆加固技术能有效填充路基土体的孔隙，避免沉陷问题进一步发展；涉及的材料和设备简单，成本较低；可实现快速治理，施工周期短；具备一定的环保性。现阶段，在高速公路路基沉陷注浆加固应用中，常采用渗入性注浆、压密注浆以及劈裂注浆3 种方式，详述如下。

3.1 劈裂加固技术

劈裂加固技术是当注浆液的压力超过土体的抗拉强度承受范围时，土体产生剪切破坏作用，增大浆液的扩散距离，最终与土体形成完整的骨架结构。因此，劈裂加固技术应用时对注浆压力要求较高，一般控制在约0.2 MPa，避免因压力过大导致路基结构破坏。

3.2 渗透加固技术

不同于劈裂加固技术，渗透加固技术采用的注浆压力较小，注浆液渗透过程中会挤出路基土中的空气和水分，同时与土体颗粒产生化学反应，提高土体的胶结能力，进而提高路基的结构强度以及抗渗能力。但是，渗透加固技术应用中对土体渗透性及密实度要求较高。

3.3 压密加固技术

压密加固技术对注浆液的浓度要求较高，注浆液灌至路基土体内会自下而上形成桩式柱体，提高土体的密实度和结构强度，效果良好。

4 工程概况

某高速公路建设项目全线长共计121.913 km，车道为双向6 车道，设计行车速度为100 km/h，路基整体宽度为27.5 m，沥青混凝土路面，其中，上面层为SMA-30 改性沥青混凝土，中面层为AC-20 改性沥青混凝土，下面层为ATB-13 沥青稳定碎石。该高速公路为山区公路，全线桥隧比为51.9%，路基工程主要分布于第二、第五、第六、第七、第八土建分部，其中，第五土建分部段路基地质复杂，岩性多为千枚岩和石灰岩，且纵坡较大，经地质勘测得出，K40+032～K40+348 段路基存在较为严重的病害问题，集中在路基的填挖交界处，突出表现为沉陷问题，最高沉降量达到20.8 cm，已严重影响了路基的整体稳定性和结构强度。为避免路基进一步发生沉陷，现建设单位经与设计单位讨论后决定采用注浆加固技术进行路基加固处理。

5 路基注浆加固技术要点分析

5.1 注浆钻孔设计

本项目注浆原材料选定为42.5 普通硅酸盐水泥，粉煤灰用作注浆材料外加剂，其主要技术指标分别见表1、表2。注浆加固长、宽、深分别为19 m、7.5 m、9.2 m，各孔间距为2 m，呈正三角形布局。

表1 水泥物理性能试验检测结果

表2 粉煤灰物理性能试验检测结果

5.2 注浆加固准备

正式的注浆加固施工之前，对施工机械设备和原材料进行提前准备，具体见表3，调试好机械设备的同时对各项施工原材料进行性能检测，准备就绪后方可投入施工使用。

表3 注浆加固施工准备

5.3 注浆液调制

严格按照配比来制备注浆液。将水泥灰和水分别倒至搅拌设备中，进行连续充分搅拌，时间不得少于3 min，对搅拌质量进行实时监控，直至无明显沉淀产生时即可停止搅拌。制得的注浆液放入指定容器内存放。

5.4 注浆

按照设定的压力值进行注浆机调试，按照之前设定好的注浆长度、宽度以及深度，开启注浆施工，中途可结合天气、温度等条件对注浆压力进行适当调整，整体注浆压力需控制在0.5～0.7 MPa。

5.5 终孔标准及封孔

在标准压力作用下钻孔注浆速度小于1 L/min 时，需持续稳压3 min 左右，直至压力稳定不变时说明注浆工作已结束，此时需及时拔出注浆套管，选用细砂混凝土封孔，进行下个孔位的注浆施工。

6 路基注浆加固质量检测

6.1 平整度检测

路基通过注浆加固处治后，需要检测路基的整体平整度情况，检测结果见表4。根据检测结果可得出，注浆加固6 个月后平整度检测数据趋于稳定，满足规范要求。

表4 平整度检测结果

6.2 弯沉检测

对检测区域的面层、垫层、基层的弯沉进行检测，其检测结果见表5。检测结果表明，处治施工完毕后垫层、基层和面层处弯沉值均低于设计要求，表明采用注浆加固技术能预防后期路基沉降变形的产生。

表5 公路结构层弯沉检测结果

6.3 注浆质量检测

选用钻芯取样、标准贯入法、沉降观察等方法检测注浆质量，对比注浆前后路基土体的承载能力和密实度，其标准贯入试验结果见表6。根据表6 数据可得，路基土体的密实度得到提升，且提高路基的承载能力，注浆加固效果合格，28 d 后检测到无沉降发生，达到加固路基的目的。

表6 标准贯入试验结果

7 结语

本文就注浆加固处理技术在高速公路路基施工中的应用进行研究，结合具体公路路基工程，围绕路基沉陷类型及产生的主要原因、 注浆加固技术工程特性以及注浆加固施工技术要点进行展开，并对其施工质量进行检测。研究结果表明，针对路基沉陷问题，采用注浆加固技术可有效提高其结构强度和稳定性，增强公路路基的承载能力，抵御不均匀沉降变形，进而延长公路使用寿命。