高速公路路基工程建设中的压力灌浆施工技术

龙良辉

（江西赣粤高速公路工程有限责任公司，江西 南昌 330069）

高速公路完成建设投入使用后，会长期经受车辆的荷载碾压，另外受环境、天气等其他因素的影响，高速公路发生病害的几率大大增加。在所有公路病害中，最为常见的就是路基沉陷问题。在开展实际施工的过程中，压力灌浆技术的应用可以极大程度地降低公路在后续运营过程中出现路基沉降的概率。压力灌浆的原理就是通过压力将已经调配好的浆液灌注到钻孔内，排除孔内之前存在的空气和水，待浆液发生凝固作用后其就会和周围的土体成为一个完整的结构，使得原有的土体结构的强度有所增加。这个过程也有效改善了土壤的物理力学形式，极大程度地避免了沉陷等问题的发生。另外，该技术的应用提高了灌浆凝结的速度，并具有操作过程较为便捷、应用成本较低等优点，使得该技术在实际施工过程中得到了极为广泛的应用。

1 工程概况

本文涉及公路总长度为12km。该工程的施工区域地下埋设了数量较多的涵管，需要开展回填施工。在开展实际施工的过程中，施工环境较差、回填材料质量不合格使得项目工程的实际施工质量达不到相应的设计要求，再加上回填材料受自身荷载的影响出现了较大程度的沉降，对路面整体的平整性造成了巨大的影响，路面行驶的安全性也有所降低。基于此，施工企业对所有的施工方案进行了比较，综合考虑经济性以及项目工程条件，决定应用压力灌注浆的施工方式开展施工。

2 压力灌浆技术的原理

在开展高速公路路基施工的过程中，较为常见的灌浆技术有三种：固结、接缝以及回填。所谓灌浆，其实就是将浆液通过钻孔灌入土壤，改善土壤的结构以达到路基加固的目的[1]。应用灌浆加固路基具有以下特点：在注浆管的周围，浆泡会不断地向周围进行扩张，然后在土壤结构的内部形成具有一定复杂程度的应力，在土壤结构中和浆泡相邻的结构会受到应力的影响发生结构变形，另外，在应力的影响下土壤的密度会有所降低，而和浆泡距离较远的土壤结构会发生弹性形变，使得这个区域内部的土壤密度增加，综合起来基本实现了路基的加固效果。

在我国范围内，在开展高速公路项目建设施工的过程中，路面建设所应用到的主要材料有沥青和水泥混凝土，特别是山区公路中往往还会应用砂砾铺设路面，不管应用哪种施工材料进行路面施工，经过长期的使用后路面都会或多或少地出现一定程度的沉陷问题，严重影响公路的正常使用。应用压力灌浆技术对路基进行加固，不仅可以有效改善路基沉降问题，还可以延长高速公路路面的使用寿命。

3 压力灌浆加固施工工艺

3.1 处理范围及注浆孔位布置

在本文涉及公路开展施工的过程中，需要对基槽开挖深度以内的回填材料进行加固处理。注浆孔主要分布在涵管的两侧，在两侧还需要布置一排垂直注浆管。具体的注浆孔设计参数如表1 所示。本文涉及工程主要应用到的注浆材料为强度等级32.5 的普通硅酸盐水泥，另外还需要严格控制浆液的密度处于1.6~1.8g/cm3之间。

表1 注浆孔的具体设计参数

3.2 注浆施工工艺流程

工程中进行压力灌浆施工工艺流程具体为：孔位测量放样→钻孔→下注浆外管→制浆→下注浆内管→注浆→补灌→结束。

3.3 施工程序

1） 钻孔测量。测量涵管以得出涵管的外轮廊线，然后再严格按照设计图纸的具体要求开展钻孔的测量放样，并且对孔位进行标识。

2） 钻孔。根据钻孔的位置完成钻机的安装和就位，在这个过程中需要保证钻机的安装和就位必须牢固和稳定[2]。保证钻杆处于垂直的状态并对其进行检查，其垂直度达到相应的要求后可以开展正式的钻孔施工作业。在开展钻机施工的过程中，配置专业的工作人员做好数据采集和记录工作，重点对钻孔深度和方向、地城情况、孔位移的方向进行记录。一旦发现异常，立即采取有效的措施合理处理。完成钻孔施工后，需要专业的技术人员进行钻孔验收，保证钻孔质量合格后方可开展下一个孔的施工。合理控制孔位的偏差不能超过5cm。

3） 下放注浆外管。制作完注浆管就可以按相应的要求进行下放，在下放注浆管的过程中必须保证平稳性[3]。当注浆外管达到相应的设计标高后可以对其进行连接，保证连接的牢固程度。确保各个截止阀安装的可靠性，记录好各个灌浆段点的位置。

4） 制浆。严格按具体的设计配合比制作注浆材料，通常来说，浆液的搅拌工作都是应用普通搅拌机进行，合理控制浆液的搅拌时间不能超过90s。浆液完成制作后严格控制浆液的存储时间，一般来说浆液存储时间不能超过4h，一旦超出立即弃用。完成每一个孔的注浆施工后，及时计量水泥的具体用量。

5） 洗孔。完成注浆施工后按照具体的要求进行洗孔，从而保证注浆效果。应用优质的泥浆进行洗孔，保证下次注浆施工可以顺利有序的开展。

6） 补灌。当注浆压力以及注浆量均达到相应的设计要求后，采用相应的方法对注浆外管进行封口补灌处理，进一步保证注浆管内可以填满灰浆。

4 压力灌浆施工技术要点

4.1 灌浆材料配合比设计

根据以往的灌浆经验以及公路路基的实际情况，确定水泥浆最佳的配合比范围为0.8∶1~1∶1（水和石灰混合比），在实际施工过程中可以应用水泥粉煤灰代替水泥浆，但是需要合理控制粉煤灰在混合料中的用量。

4.2 压力灌浆边界范围的界定

在界定压力灌浆边界范围的时候需要注意以下内容：1）根据平面的角度确定灌浆的宽度；2） 合理处理公路长度中轴线；3） 确定纵向注浆的深度。另外，对于软弱地基的灌浆施工需要合理控制承载力，通常来说必须保证承载能力超过200kPa，有效控制公路中轴线方向上的长度。

4.3 浆液扩散半径的确定

在开展公路路基压力灌浆施工的过程中，浆液扩散半径是一项非常重要的参数[4]，其不仅可以直接影响项目实际的工程量，还可能会影响项目工程的造价。通常来说，在开展实际施工的过程中，根据现场注浆实验确定注浆扩散的半径。

4.4 注浆压力的确定

注浆压力可以为浆液的压实和扩散填充提供能量支撑，以保证注浆质量为基础，如果注浆压力越大，那么浆液的扩散范围也会越大，对于提高土体的强度具有积极的作用。如果压力的大小已经超出了地层的强度，那么就会导致地基上部结构发生破坏。注浆压力的确定往往需要较为充分的现场实验资料，但是如果资料不全可以应用式（1） 帮助确定注浆压力值：

式（1） 中：pε—容许的注浆压力，105Pa；

C—与注浆期次有关的系数；

T—地基的覆盖厚度，m；

λ—与注浆方式有关的系数；

k—与地层性能有关的系数；

h—地面到注浆段的深度，m。

4.5 钻孔

对于整个公路项目施工来说，钻孔是最为重要的施工环节，钻孔的质量会直接决定一个项目的施工质量。在开展实际施工的过程中，需要严格控制整体的施工误差不能超过5%，垂直度偏差不能超过1%。此外，还需要严格控制孔内沉渣的厚度约为0.2m 左右，根据具体的设计要求确定孔深，并且全面做好现场的测量工作。

5 结语

高速公路项目完成建设投入实际使用后非常容易发生沉陷问题，压力灌浆技术的施工过程简便、成本较低、施工效果较为明显，所以在实际施工中得到了广泛的应用。本文涉及工程在施工过程中涉及到压力灌浆施工技术的应用，该项目已经竣工并投入了正常的使用，经过检测，该项目的路基承载能力以及路基的强度均达到了具体的设计要求，提高了公路路面行驶的安全性。