袖閥管法壓漿技術(shù)在處理路基沉陷中的應(yīng)用.doc

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(dá)5厘米，平均沉陷深度達(dá)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(dá)1.5厘米，路基擋土墻已經(jīng)嚴(yán)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(yán)重傾斜，存在隨時(shí)倒塌的可能。直接影響到車(chē)輛與 行人的安全，也加快了車(chē)輛本身的損壞，影響了公路的使用壽命和社會(huì)效益。我們組織有關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，為保證行 車(chē)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(jìn)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(gè)方面: 2.1 由于2003年高強(qiáng)度長(zhǎng)歷時(shí)降雨，在降雨過(guò)程中，大量雨水滲 入路基，造成路基土含水量增大。在高強(qiáng)度降雨及車(chē)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(qiáng)度(特 別是抗剪強(qiáng)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(qiáng)度降低時(shí)，土體比較軟，在車(chē)輛及自重荷載作用下，產(chǎn)生土顆 粒側(cè)向移動(dòng)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(shí)對(duì)擋土墻的主動(dòng)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(chē)輛，在車(chē)輛荷載的作用下，相對(duì)南側(cè)道路破壞嚴(yán)重。3 路基加固處理方案 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(qiáng)度，增強(qiáng)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(qiáng)，抗剪強(qiáng)度 提高，增強(qiáng)抗側(cè)滑能力。 據(jù)此，我們認(rèn)為采用袖閥管式靜壓注漿處理方案，對(duì)該段路基進(jìn)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(jiǎn)介及其加固機(jī)理 4.1 工藝簡(jiǎn)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(shí)，將帶封堵裝 置的注漿內(nèi)管置入注漿外管內(nèi)，對(duì)需要注漿部分進(jìn)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(qiáng)的樹(shù)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(jìn)行靜壓灌漿實(shí)為劈裂灌漿，即漿液在壓力作 用下進(jìn)入土層后，漿液周?chē)馏w的孔隙水壓力急劇增高，當(dāng)其大于地層的初始應(yīng)力時(shí)，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(kuò)散。在平面上，漿脈是樹(shù)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(qiáng)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(huì)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(kuò)散過(guò)程中對(duì)周?chē)馏w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(xué)性質(zhì)及承受荷載的作用機(jī)制，提高土體的強(qiáng)度和 減少變形，達(dá)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(yuǎn)大于土體本身的透水性，形成縱橫交錯(cuò)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(jìn)一步提高復(fù)合地基的強(qiáng)度，降低土的壓縮變形。 4.3 方案的特點(diǎn) 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(qiáng)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(shù)根樁”的雙重優(yōu)點(diǎn)，增強(qiáng)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(duì)土體的擾 動(dòng)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(jì)要求放線、定孔位，并嚴(yán)格按圖紙施工。 5.2 鉆孔 按放線孔位，把鉆機(jī)安置在所鉆孔位置，經(jīng)檢測(cè)垂直度、傾斜 角度后方可開(kāi)鉆。鉆進(jìn)過(guò)程中，要詳細(xì)記錄，包括地層情況，孔位移 動(dòng)距離、方向、異常情況、處理措施，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員驗(yàn)收合格后， 方可移孔。孔位偏差不得大于10cm。 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(jì)配合比或漿液比重?cái)嚢铦{液，攪拌漿液時(shí)間不得小于3 分鐘，制備好的漿液放置時(shí)間不得超過(guò)2小時(shí)，每孔每段注漿結(jié)束 后，要計(jì)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(duì)注漿孔進(jìn) 行洗孔，用優(yōu)質(zhì)泥漿完成，確保下次注漿順利進(jìn)行。 5.6 補(bǔ)灌 在注漿量及壓力達(dá)到要求后，對(duì)注漿外管進(jìn)行封口補(bǔ)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(xì)度要通過(guò)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(biāo)準(zhǔn)，不得使用受潮結(jié) 塊的水泥。水泥不應(yīng)存放過(guò)久，出廠期超過(guò)三個(gè)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(jī)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(jī)和 沖擊式鉆機(jī)。 (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(jī)應(yīng)保證均勻連續(xù)的拌制漿液，灌漿前應(yīng)試運(yùn)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(jī)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(lèi)漿液必須攪拌均勻并測(cè)量漿液密度。 (2)純水泥漿液的攪拌時(shí)間，使用普通攪拌機(jī)時(shí)，不少于3分鐘; 使用高速攪拌機(jī)時(shí)，不少于30秒。漿液在使用前過(guò)篩，自制備至用 完的時(shí)間少于3小時(shí)。 (3)拌制細(xì)水泥漿液和穩(wěn)定漿液加入減水劑和采用高速攪拌 機(jī)。攪拌時(shí)間通過(guò)試驗(yàn)確定。細(xì)水泥漿液自制備至用完的時(shí)間少 于2 小時(shí)。 (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(diǎn)測(cè) 定來(lái)漿密度，調(diào)制使用。 (5)漿液溫度保持在540，超過(guò)此標(biāo)準(zhǔn)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(cè) 情況進(jìn)行調(diào)整。 (2)每孔自下而上分段進(jìn)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(jí):3:1，1:1，0.5:1。由稀到稠按灌 漿設(shè)計(jì)要求變換漿液和終止。 (2)灌漿中，當(dāng)某一級(jí)漿液灌入量已達(dá)300L以上，或灌注時(shí)間 大于1小時(shí)，而灌漿壓力及吸漿量均無(wú)改變或改變不顯著時(shí)，應(yīng)改 濃漿液灌注。當(dāng)注入率大于30L/min，灌漿即可越級(jí)變濃。 6.7 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn) (1)在規(guī)定的設(shè)計(jì)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