公路工程地質(zhì)災(zāi)害灌漿技術(shù)的應(yīng)用

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摘要:灌漿技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用可以有效的起到控制沉降、提高承載力的作用。本文結(jié)合具體的公路工程實(shí)例，簡(jiǎn)要分析該工程的地質(zhì)災(zāi)害情況，并在此基礎(chǔ)上闡述灌漿技術(shù)在該公路地質(zhì)災(zāi)害處治中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:灌漿技術(shù);公路工程;地質(zhì)災(zāi)害處治

S316里崇線崇仁境內(nèi)孤嶺至巴山段起于崇仁與宜黃交接處孤嶺K63+960處，止于崇仁縣巴山鎮(zhèn)撫八線交叉口K85+331處，為南北向分布，全長(zhǎng)21.371km。其中K63+960～K64+900段(孤嶺)路線地質(zhì)情況較差，縱坡陡，兩側(cè)為深溝或陡山，地質(zhì)災(zāi)害時(shí)有發(fā)生。特別是K64+858～+895路段路基每年在雨季期，路基就會(huì)整體下沉，并向路基右側(cè)滑坡，原地表層出現(xiàn)明顯裂縫，寬度0.5～3cm，且有繼續(xù)發(fā)展趨勢(shì);路基滑移后靠山體側(cè)的排水系統(tǒng)被拉裂，紊亂不暢，雨水下滲，致使路基土層長(zhǎng)期浸泡發(fā)軟，病害日益加劇。為此，需要徹底解決此路段路基下沉滑移的路基病害。

1地質(zhì)分析

該地區(qū)位于鷹潭—安遠(yuǎn)深斷裂帶上，呈北東向展布，受該斷裂帶控制，該地屬華南褶皺系之東北系，經(jīng)歷構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、巖漿活動(dòng)、變質(zhì)作用，具有構(gòu)造發(fā)展的多階段性和空間上的不平衡性。由于斷裂及構(gòu)造作用影響，工程區(qū)巖體風(fēng)化不均勻，巖體較破碎。地質(zhì)勘探布置鉆孔7個(gè)，完成總進(jìn)尺233.7m。從地形地貌、地層、地質(zhì)構(gòu)造、地下水、地震效應(yīng)多角度對(duì)此路段的路堤下沉路基進(jìn)行穩(wěn)定性分析。通過(guò)對(duì)該路基下沉路段的地質(zhì)勘探，該滑坡的形成與地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及地震等因素密不可分，分述如下。

1.1內(nèi)因分析

(1)地形因素。滑坡所處山體為長(zhǎng)條狀的山脊，滑坡區(qū)東南山體較高，最高約266.0m，西北山體較低，高程最低約180.0m，呈東南向西北降低的趨勢(shì)，地形變化較大，坡體前緣臨空，地形條件不利于坡體穩(wěn)定。(2)物質(zhì)及結(jié)構(gòu)因素。滑坡區(qū)地層巖性主要為凝灰?guī)r，巖體破碎嚴(yán)重，巖體風(fēng)化不均勻，物理力學(xué)性質(zhì)較差;風(fēng)化層位向臨空向傾斜，不利于坡體穩(wěn)定。

1.2外因分析

(1)降水影響。由于此項(xiàng)工作出于山區(qū)，山區(qū)的降水量比較大，而且降雨的周期也比較多，降水引起了雨水的滲透，增加了巖土的重量，在一定程度上降低了巖土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。在長(zhǎng)期重力和風(fēng)化作用下，隨著變形的發(fā)展，坡體容易變松動(dòng)。(2)人為因素。公路從滑坡區(qū)邊側(cè)通過(guò)，在施工過(guò)程中爆破震動(dòng)及運(yùn)行時(shí)重型車(chē)輛通過(guò)產(chǎn)生的震動(dòng)均會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成一定的影響;前沿坡體人工開(kāi)挖成陡坡腳，致使山體斜坡原有的應(yīng)力平衡發(fā)生改變，這樣就更容易發(fā)生滑坡。結(jié)合滑坡地面變形特征，宏觀判定該滑坡目前處于欠穩(wěn)定階段，在持續(xù)不利荷載的作用下，隨著變形的發(fā)展和加劇，將可能發(fā)生局部下滑失穩(wěn)，危及公路安全。根據(jù)斜坡的變形特征及形態(tài)預(yù)測(cè)其變形破壞機(jī)制為蠕滑—拉裂。

2處理方案

參考河海大學(xué)黎冰等在2005年發(fā)表的《車(chē)輛荷載的影響深度及其影響因素的研究》一文中所述在不超載的情況下車(chē)輛荷載作用深度約6.0m的結(jié)論。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，考慮工程造價(jià)的情況，對(duì)路基下沉路段向下挖除5m路基土體，然后進(jìn)行灌漿處理，再分層壓實(shí)回填好土，在路肩范圍外設(shè)置2m高護(hù)肩墻，具體如下。

2.1灌漿方案

(1)壓力注漿管及樁長(zhǎng)。根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，確定灌漿管間距及樁長(zhǎng)，灌漿管徑采用91mm，間距采用1.5m梅花樁布設(shè)，其中臨空面路肩范圍內(nèi)設(shè)3排鍍鋅鋼管，灌漿后封堵埋入土體，鋼管應(yīng)埋入強(qiáng)風(fēng)化巖層3m以下。路肩范圍外加設(shè)2排普通注漿管，發(fā)軟路基內(nèi)設(shè)置普通注漿管，注漿管在注漿后拔管、封孔，樁長(zhǎng)根據(jù)地質(zhì)報(bào)告的巖層分界線進(jìn)行確定，樁底以到達(dá)強(qiáng)風(fēng)化巖層1m以下為準(zhǔn)，實(shí)際施工過(guò)程中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行成孔注漿。共設(shè)置鍍鋅鋼管注漿孔75根，長(zhǎng)度為1950m，其他注漿孔495根，長(zhǎng)度9950m。(2)注漿量計(jì)算Q=V•n•m•(1+L)=(37•16•25)•0.33•0.75•(1+0.1)=4029.3(m3)式中，V—加固區(qū)總體積;n—為土體孔隙率，取值33%;m—為孔隙充填系數(shù)，取值0.75;L—為漿液損耗系數(shù)，取值10%。在實(shí)際實(shí)施過(guò)程中，通過(guò)進(jìn)一步對(duì)加固土體進(jìn)行土工試驗(yàn)，測(cè)定土的孔隙率及充填系數(shù)，對(duì)注漿量進(jìn)行精確計(jì)算。(3)褥墊層及盲溝。在注漿孔頂面設(shè)置一道縱向盲溝，一道橫向盲溝，縱向盲溝設(shè)置在山體內(nèi)側(cè)，橫向盲溝設(shè)置在滑坡體路段的中間部位，縱、橫向盲溝連通，橫向設(shè)置向山體外側(cè)傾斜的2%的橫坡利于盲溝排水;盲溝深度和寬度均為60cm，盲溝頂面全斷面設(shè)置30cm厚碎石褥墊層。

2.2灌漿施工工藝

(1)灌漿孔布置。采用梅花樁布孔，注漿孔間距為1.5m。(2)灌漿范圍。路基沉陷范圍，為確保邊坡穩(wěn)定，在臨空面(路右側(cè))路肩范圍內(nèi)設(shè)3排鍍鋅鋼管。路基右外側(cè)再加鋪2排普通注漿管。(3)灌漿深度。鍍鋅鋼管嵌入強(qiáng)風(fēng)化巖層3m以下，其余樁底以到達(dá)強(qiáng)風(fēng)化巖層1m以下。(4)漿液配制。水泥漿成分為水泥和水，配比采用1:1，水泥宜采用普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)為32.5級(jí)。(5)施工順序。成樁施工的順序，由臨空面向山體側(cè)施作。(6)灌漿壓力。注漿壓力不宜太大，一般注漿時(shí)宜從臨坡面外緣向內(nèi)開(kāi)始二次注漿，以灌漿法為主、以小壓力試壓(0.2～0.3MPa)，注漿壓力大小應(yīng)根據(jù)土的滲透性以及深度來(lái)調(diào)節(jié)，控制在0.3～0.5MPa，滲透性大、深度小的土體壓力取小值，滲透性小、深度大的土體壓力取大值(7)灌漿速度。注漿的速度需要進(jìn)行控制，控制主要是通過(guò)壓力來(lái)進(jìn)行，正常情況時(shí)在，一般應(yīng)在漿液膠凝時(shí)間以前，注完需要的一次注入量為原則。漿液凝膠時(shí)間要求根據(jù)土體滲透性來(lái)定，一般控制在0.001～0.003m3/min之間。(8)灌漿施工。用取芯機(jī)成孔、人工打管、高壓沖洗管、試水、注漿、拔管、封孔、檢測(cè)。(9)壓漿檢測(cè)。選取代表性鉆孔進(jìn)行注漿前后注水試驗(yàn)檢查對(duì)比，觀測(cè)注漿前后單位長(zhǎng)度吸水量變化情況，一般注漿后單位長(zhǎng)度吸水量降低95%～99%，證明注漿明顯。對(duì)檢查孔鉆探取芯，各注漿段檢查孔的抽取按孔數(shù)的5%確定，分別取于全段始、中、末段，檢驗(yàn)芯樣，測(cè)定無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，檢測(cè)結(jié)果應(yīng)滿足路基強(qiáng)度要求。

3結(jié)論

由于灌漿技術(shù)在公路工程中的特殊性，能在高邊坡防護(hù)、山體滑坡、隧道開(kāi)裂等施工中被廣泛的使用，能有效的進(jìn)行地基和樁基加固、路基沉降等地質(zhì)災(zāi)害防治，效果十分明顯。但在實(shí)際的施工過(guò)程中，根據(jù)不同的情況，需要進(jìn)行具體分析。施工過(guò)程中必須依據(jù)介質(zhì)中的可灌性變化趨勢(shì)，適時(shí)調(diào)控注漿壓力、漿液濃度、灌漿節(jié)奏等工藝條件，只有這樣，才能有效的將漿液送到裂縫的范圍中，從而達(dá)到預(yù)期的效果。本文結(jié)合實(shí)際，探討了灌漿技術(shù)在公路工程地質(zhì)災(zāi)害處治中的應(yīng)用，并經(jīng)過(guò)一年多的觀察論證，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)路基變形、下沉的現(xiàn)象發(fā)生，說(shuō)明方案是可行的，基本達(dá)到了前期的目的和效果，希望給同行業(yè)工程以借鑒。

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作者：鄭海祥 李影 黃慧君 單位：撫州贛東公路設(shè)計(jì)院