金水路基压密注浆

注浆加固技术在道路工程地基补强、压密、防渗等方面应用甚广。由于岩土体工程性质存在差异，加之，注浆工艺较多，注浆材料多种多样，就常见注浆加固技术进行简要分析。

1   注浆原理

注浆加固技术就是通过高压向地基中灌注浆液，对岩土体裂隙中的气体与水体进行置换，待灌注浆液凝固后，可以将裂隙以及松散的结构重新粘连，从而起到增强岩土体强度以及阻止地下水渗流的作用。随着注浆材料的发展和注浆技术的完善，其在隧道围岩支护、地基加固、竖井开挖等工程领域被广泛应用。

公路路基面临的主要问题是路基的不均匀沉降，引起不均匀沉降的原因包括：路基不均匀的土层结构、路基土层不密实、地下管线的修建以及水力侵蚀等。当采用注浆法解决路基沉降问题时，通过注浆设备加压将浆液泵入注浆孔，受压力作用浆液会沿注浆孔向外扩张，对注浆孔周围土体形成挤压，使得圆柱形钻孔周围土体更加密实。

随着注浆量的增加，浆体沿岩土体裂隙不断渗透发展，岩土体中将出现不同薄厚、方向各异的团块状、条状等浆体，待浆体凝结硬化后，沿着注浆管会形成粗细不一、形状各异的结石体。被挤密的地基土和浆液凝固后形成的桩体共同构成了复合地基，从而有效抑制路基沉降变形，提高路基承载力，此外，注浆加固还能增强路基的化学稳定性与水稳定性，是最为经济有效的路基沉陷处理技术之一。

2   注浆材料

在选择注浆材料时，除要确保其具有足够的粘合力与硬化性外，还要具有良好的流动性与渗透性，以确保路基注浆加固后可以达到预期效果。注浆材料普遍选用水灰比为0.4~0.6:1的普通硅酸盐水泥；有时为了降低注浆成本，也可以掺入砂、粉土、粉煤灰等惰性填料用以降低注浆成本，以掺粉煤灰的注浆材料为例，水:水泥:粉煤灰=0.15: 1: （0.3~0.4）；特殊情况下也可将水玻璃、石灰等物质作为注浆材料。

注浆材料加固效果大都需要结合试验进行评判，工程上常采用无侧限抗压强度试验测试注浆加固土的力学性能。而在对试验结果进行分析时，除关注单轴抗压强度外，还需要综合考虑土的类型、注浆量、养护龄期等因素。现场取样时，应尽量选择具有代表性的土体进行试验，试验设计，尽可能开展多种注浆材料、不同龄期的强度试验，以便得出更优注浆方案。

3   注浆工艺

注浆加固技术在公路路基的补强、压密、充填、防渗等方面具有广泛的应用，注浆工艺烦多，主要包括以下几种。

3.1   充填注浆

在路基工程影响范围内存在空洞时，利用浆体，或浆体与其他粒状进行充填。浆体可为水泥浆，或水泥与粘土等物质的混合浆、混凝土。粒状物可依据空洞大小而采用不含有机物的各类弃渣。

3.2   渗透注浆

路基工程存在碎石、沙砾层时，依据粗颗粒地基的颗粒大小、密实等，利用普通水泥+粉煤灰、超细水泥、水玻璃等材料，在一定的注浆压力作用下将浆液渗入孔隙，从而利用浆液的充填与胶结提高地基的强度与防渗性能。

3.3   压密注浆

路基工程遇到不满足工程要求的地层时，采用一定的压力将浆液注入地层形成浆泡，从而利用浆液对地层的挤压而提高地基的密实度。

3.4   劈裂注浆

此类工艺应用较为广泛，也是最常采用的路基加固处理工艺。其利用高压将浆液压入地层，注浆压力超出初始应力和抗拉强度，导致岩土结构层被破坏，从而将浆液压入地层而形成复合地基。其加固范围大，地基强度提高幅度较大，可有效在多种地层中应用。其注浆材料多采用水泥浆、水泥+粉土（粉煤灰）等多种材料，可依据工程需求选用。

3.5   旋喷注浆

此工艺利用带有喷头的注浆管在特定深度的地层中，利用旋转注浆管将高压浆液从喷头中压出切削地层，破坏原地层强度，利用浆液与土体胶结，形成复合桩基而提高地基承载力的目的。其注浆材料可用水泥浆、水泥+粉土（粉煤灰）等多种材料，但工程中最常用的是纯水泥浆。需要说明的是，旋喷注浆由于自身封孔效果较差，导致注浆时浆液沿钻孔上涌，造成材料相对浪费较为严重。

3.6   袖阀管注浆

将设置阻塞器的注浆管置入袖阀管进行注浆时，浆液从注浆嘴的小孔喷出时挤压阻塞器，使其紧压袖阀管起到阻塞作用，从而通过上拔注浆管实现分层高压注浆。注浆材料可根据工程实际需要灵活选用。该工艺在目前很多工程中应用，如果能掌握注浆工艺，则可以起到很好的注浆效果，但由于施工工艺相对较为复杂，造成工程实际注浆效果较差，往往很难达到注浆效果。

3.7   帷幕注浆

帷幕注浆的注浆孔多采用梅花形布置，通过注浆工艺形成一个具有一定深度、长度、宽度的低渗透的墙体，用以封闭岩体中的裂隙。帷幕注浆往往需要通过注浆前后的岩体中的地下水渗透能力类比证明工程注浆效果，或通过注浆前后的压水试验来检验工程的注浆效果。

4   注浆流程

注浆施工工艺流程，如图1所示。

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图1  注浆施工工艺流程

4.1   清理场地

注浆前，首先需要查清道路水电线位置并标记位置，明确路基填土高度以确定注浆深度。以水泥混凝土路面钻孔注浆为例，进行注浆流程。

4.2   布置注浆孔

布置注浆孔前，需要在原路面开展路面弯沉试验，根据试验结果对需要钻孔注浆的混凝土板进行编码，并在相应位置标记注浆孔位。

4.3   布置设备

根据已标记的注浆孔位置，合理安放钻机、制浆机及注浆机。将注浆管线加以固定，为防止压力损失，管线不宜过长，此外，现场还要备好水泥与水等原材料。

4.4   现场钻孔

为保证施工的连续性，钻孔工作应按照既定孔位有序进行。钻孔完成后应进行注水冲刷，便于注浆时浆液的均匀分布，此外，将橡胶管安插在孔口作为衬垫，橡胶管的外径与孔径保持一致，防止漏浆。

4.5   配制浆液 

浆液需要现场拌制，并且严格控制配合比。现根据制浆机容量向内注入定量的水，然后边搅拌边加入定量的水泥，待浆液无明显沉淀后即可将水泥浆倒入储浆桶，并且需要不停地搅拌，以防止浆液沉淀离析。

4.6   实施注浆

注浆前先将注浆管打入孔中并锚固于水泥板上。注浆时，控制注浆压力缓慢增高，待注浆压力达到规定值时，保持恒压，直至溢浆孔连续溢出饱满浆体后，将溢浆孔用木塞封堵，保持压力数分钟以保障浆液可以充分扩散渗透，在此过程如出现压降，则需继续补充注浆。注浆过程需要根据现场实际情况进行适当调整，以保证注浆效果，同时，要加强对周边环境与地下管线的检查，防止出现意外事故。

4.7   结束封孔

注浆结束后，应迅速将灌浆栓塞拔出，并用木塞进行封堵，让浆液有充足的时间进行凝固，在确保浆液不被挤出的情况下，再将木塞取出，并用速凝水泥砂浆进行封孔。

4.8   清洗设备

注浆结束或长时间暂停注浆时，需要用清水冲洗搅拌桶，冲洗时保持液压泵照常工作，防止浆液堵塞注浆机。残留地面的浆液需要及时清扫并用水冲刷干净。

4.9   养护检测

注浆完成后，浆液凝固一般需要经过养护，在此期间，灌浆区域禁止车辆通行。

5   技术要点

5.1   注浆对象

判断注浆对象是确定注浆方法的前提。对于裂隙张开但没有粘土等物质充填的岩体，注浆时浆体可进入裂隙而充填裂隙，从而有效改善岩体的强度和阻止地下水的渗流；对于狭小裂隙中充填含水量较高的粘土时，注浆往往达到改善岩体强度的理想效果，除非是在注浆前采用“冲洗”程序使裂隙中的充填物被冲刷而排除。当然，如果只是为改善岩体的渗透性，则含有粘土的岩体很少是需要进行注浆处理的。岩体中充填有厚层粘土时，很少采用注浆的方法改善岩体的力学性质。因为“冲洗”将大量粘土带出裂隙而在水泥浆尚未充填前可能会造成岩体变形，除非采用间隔法施工和及时的注浆体回填，但这种施工难度往往相当高。

5.2   注浆压力

注浆压力是影响注浆效果的决定性因素。当注浆压力过小时，浆液难以在土层中充分扩散，当注浆压力过大时，可能破坏原有土层结构层，导致路面变形。因此，注浆时需要采用合理的注浆压力，一方面可以将水泥水化用量以外的多余水排除，以保证浆体凝结物具有适宜的强度，另一方面可以防止造成岩体内部破碎甚至地面隆起。注浆顺序多采用由边缘至中间的顺序进行注浆。需要注意的是边缘部分浆液容易渗透，注浆压力不宜过大。

5.3   注浆量

注浆量与待加固土体积、土孔隙率等因素有关。在注浆过程中，若注浆压力没有明显增大或路基不发生隆起，则继续注浆。当发现浆液由溢浆孔流出时，将流出孔加以封堵，然后继续加压，观察注浆压力变化，若压力明显升高，则表明注浆情况正常，反之，停止注浆，检查注浆位置是否遇到大裂隙、空洞等，然后，重新调整注浆方案。

5.4   注浆半径

注浆半径是确定注浆间距关键，现场可采用注聚试验，根据注浆孔距离不同处的土体干密度变化，进而确定注浆的影响半径。对于无法开展现场试验的情况，也可按照经验方法估算注浆半径。

6   结束语

随着我国经济的发展，人们对道路平顺性与安全性的要求也越来越高。注浆加固技术作为一种经济实用的施工工艺，适合处理公路路基开裂与沉降问题，在既有公路路基补强以及新建路基基础处理等领域具有广泛的应用空间。以实体路基工程为依托，研发新型注浆材料，不断发展与完善注浆理论及工艺，对于公路建设具有重要意义。