袖阀管法压浆技术在处理路基沉陷中的应用1 工程概况 S331公路K61+870-K61+980段路基大面积沉陷，路基滑移。北侧路基最大沉陷深度 达5厘米，平均沉陷深度达3厘米;南侧路基沉陷深度平均为2 厘米。路基平均滑移裂缝宽度达1.5厘米，路基挡土墙已经严重 变形、失稳，浆砌石挡土墙砌筑质量较差，勾缝砂浆剥蚀老化， 砌体脱落，经调查，南侧挡土墙于2002年倒塌，重新砌筑后，目 前挡土墙已严重倾斜，存在随时倒塌的可能。直接影响到车辆与 行人的安全，也加快了车辆本身的损坏，影响了公路的使用寿命和社会效益。我们组织有关技术人员进行了现场调查，为保证行 车安全，预防病害发展，经综合分析论证，采用静压注浆(袖阀 管式)技术进行处理路基。 2 病害产生的原因分析 该段为填方路段，最大填土深度6米，平均4米左右，填土 为杂填土。经分析，产生路基沉陷，边坡失稳的原因主要有以下 三个方面: 2.1 由于2003年高强度长历时降雨，在降雨过程中，大量雨水渗 入路基，造成路基土含水量增大。在高强度降雨及车辆荷载作用下，土中产生反复的拉压应力，破坏土的结构，使其强度(特 别是抗剪强度)降低，促使路基失稳破坏，产生路基沉降及滑 移。 2.2 由于该路段填土厚度较大，侧向约束能力较差，土体在抗剪 强度降低时，土体比较软，在车辆及自重荷载作用下，产生土颗 粒侧向移动及软粘土的徐变，最终表现为路基侧移，这样更加剧 了路基沉降，同时对挡土墙的主动土压力增加，造成挡土墙的失 稳。 2.3 北侧道路上行驶的多为大型超重车辆，在车辆荷载的作用下，相对南侧道路破坏严重。3 路基加固处理方案 根据现场调查的地质条件及造成病害的原因，处理方案以提高路基土的承载力，提高压缩模量，增 加土体抗剪强度，增强路基土的整体性为原则，处理后使路基土体的变形减少，整体性加强，抗剪强度 提高，增强抗侧滑能力。 据此，我们认为采用袖阀管式静压注浆处理方案，对该段路基进行处理、抬升路面是有效的。 4 袖阀管式静压注浆方案工艺简介及其加固机理 4.1 工艺简介 袖阀管式注浆是在路基中按某一角度施设一定深度的钻孔，予灌套壳料，设置注浆外管，注浆外管 将永久留在土体中，注浆外管每隔一定间距预留出浆口，在出浆口处加设截止阀，注浆时，将带封堵装 置的注浆内管置入注浆外管内，对需要注浆部分进行注浆。这样在土体中产生以钻孔为核心的桩体，且 在桩体外围土体裂隙中形成抗剪能力强的树根网状浆脉复合体。 4.2 加固处理 由于粘性土的孔隙小，且不连通，在软粘性土地层中进行静压灌浆实为劈裂灌浆，即浆液在压力作 用下进入土层后，浆液周围土体的孔隙水压力急剧增高，当其大于地层的初始应力时，引起局部土体的 剪切破坏，浆液沿着地层的结构面及小主应力作用面产生劈裂，使土体的可灌性增大。浆液沿结构面及 小主应力面向外向上形成劈裂、延伸和扩散。在平面上，浆脉是树根状及网络状分布。在纵向由于分段 灌注，形成上下连续的不规则的板状凝结体。在软粘性土中，浆液是靠劈裂效应将浆脉结构固结在土体 中的，因此，土体的加固效果取决于浆脉的密度和凝结体的强度。随着复灌次数、灌浆量及压力的增加， 主浆脉和分支浆脉的厚度将会增加，凝结体在土体中形成密度较大，并有一定刚度的骨架结构，与被注 浆脉分割、互相围封、相互约束的土体形成复合地基。浆液在劈裂、延伸及扩散过程中对周围土体产生 挤密及充填作用，从而改善和根本改变地基的物理力学性质及承受荷载的作用机制，提高土体的强度和 减少变形，达到加固土体的目的。 另外，由浆液的水化凝固与地基土排水固结变形不协调，致使水泥凝结体与地基土之间界面的透水 性远大于土体本身的透水性，形成纵横交错的排水通道，有利于由灌浆引起的超孔隙水压力消散及浆脉 与土体的固结。因此，又进一步提高复合地基的强度，降低土的压缩变形。 4.3 方案的特点 因该路基土为杂填土，局部含水量较高、土体软弱，因此采用袖阀管式静压灌浆，使土体强度在多 次注浆中得到提高，使土体与凝结体结合在一起，具有“加筋土”及“树根桩”的双重优点，增强整体 抗滑能力。另外，因袖阀管注浆中截止阀的单向性，可以多次地人为控制注浆量，减少注浆对土体的扰 动破坏程度，使路面抬升控制在合理的范围。 5 袖阀管注浆工艺流程与方法 5.1 定孔位 按设计要求放线、定孔位，并严格按图纸施工。 5.2 钻孔 按放线孔位，把钻机安置在所钻孔位置，经检测垂直度、倾斜 角度后方可开钻。钻进过程中，要详细记录，包括地层情况，孔位移 动距离、方向、异常情况、处理措施，经现场技术人员验收合格后， 方可移孔。孔位偏差不得大于10cm。 5.3 下注浆外管 将制作好的注浆外管平稳地置入孔内，其连接要牢固，各截止 阀一定要可靠。 5.4 制浆 按设计配合比或浆液比重搅拌浆液，搅拌浆液时间不得小于3 分钟，制备好的浆液放置时间不得超过2小时，每孔每段注浆结束 后，要计量水泥用量。 5.5 洗孔 为保证重复注浆的效果，在每次注浆完成后，要对注浆孔进 行洗孔，用优质泥浆完成，确保下次注浆顺利进行。 5.6 补灌 在注浆量及压力达到要求后，对注浆外管进行封口补灌，使管 内填满灰浆。 6 灌浆技术要求 6.1 灌浆材料 1.水泥 根据施工图纸或监理人员指令，选用灌浆用的水泥品种。采 用普硅水泥32.5R。 水泥细度要通过80m方孔筛，其筛余量不大于5%。 灌浆用的水泥必须符合规定的质量标准，不得使用受潮结 块的水泥。水泥不应存放过久，出厂期超过三个月的水泥不应使用。 (2)水 灌浆用水应符合JGJ63-89第3.0.4条的规定，拌浆水的温度不得 高于40。 6.2 设备 (1)钻孔设备 钻机和钻头应根据工程地质条件选用，宜采用回旋式钻机和 冲击式钻机。 (2)灌浆设备 灌浆泵性能应与灌浆浆液浓度相适应，容许工作压力应大于 最大灌浆压力的1.5倍。 搅拌机应保证均匀连续的拌制浆液，灌浆前应试运行。 灌浆管路应畅通，并能承受1.5倍的最大灌浆压力。灌浆泵和灌 浆孔口处均安装压力表。 6.3 钻孔要求 钻孔采用回旋钻机合金钻头，孔位偏差不大于10cm。 6.4 制浆 (1)制浆材料必须称量，称量误差小于5%。水泥等固相材料采 用重量称量法。各类浆液必须搅拌均匀并测量浆液密度。 (2)纯水泥浆液的搅拌时间，使用普通搅拌机时，不少于3分钟; 使用高速搅拌机时，不少于30秒。浆液在使用前过筛，自制备至用 完的时间少于3小时。 (3)拌制细水泥浆液和稳定浆液加入减水剂和采用高速搅拌 机。搅拌时间通过试验确定。细水泥浆液自制备至用完的时间少 于2 小时。 (4)集中制浆站制备水灰比0.5:1的纯水泥浆液。输送浆液流速为1.42.0m/s。各灌浆地点测 定来浆密度，调制使用。 (5)浆液温度保持在540，超过此标准视为废浆。 6.5 灌浆压力和灌浆方法 (1)注浆压力暂定0.3Mpa，根据上覆土层厚度及路面高程监测 情况进行调整。 (2)每孔自下而上分段进行灌浆，每段0.75米。 6.6 浆液水灰比和浆液变换 灌浆采用纯水泥浆液，水泥为R32.5普通硅酸盐水泥。 (1)灌浆浆液按水灰比分为三级:3:1，1:1，0.5:1。由稀到稠按灌 浆设计要求变换浆液和终止。 (2)灌浆中，当某一级浆液灌入量已达300L以上，或灌注时间 大于1小时，而灌浆压力及吸浆量均无改变或改变不显著时，应改 浓浆液灌注。当注入率大于30L/min，灌浆即可越级变浓。 6.7 灌浆结束标准 (1)在规定的设计压力下，如果吸浆量不大于0.4L/min，应继续 灌注30分钟，或吸浆量不大于1L/min，应继续灌注60分钟，灌浆工 作方可结束。 (2)当长期达不到结束标准时，应报监理人员共同研究处理措施。 6.8 灌浆孔封孔 (1)每个灌浆孔全孔灌浆结束后，承包人应会同监理人员及时 验收，合格的孔才能进行封孔。 (2)灌浆孔应采用“分段压力灌浆封孔法”。 由于精心组织，措施得力，该路段施工取得满意效果，重新开 放交通至今，未出现路基下沉现象。