京福高速济南段路基加固处理方案山东省水利科学研究院灌浆技术研究所二00三年十月一、工程概况:京福高速公路济南段局部发现沉陷,路面开裂。我院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(袖阀管式)注浆技术进行处理。二、病害产生的原因及发展趋势(一)路面开裂的原因该路段座落在灰岩地区,路基土厚度为6米,为灰岩风化形成的红粘土,该土有遇水膨胀、失水收缩的特点,特别是在动荷载作用下,在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,产生沉降。另外,由于该路段填土厚度较大,侧向约束能力差,土体在抗剪强度降低时,土体比较软,在路面动荷载作用下,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,这样更加剧了路面沉降,造成路面开裂。(二)病害的发展趋势由于路基土沉降,软粘土的徐变及土体部分土颗粒失稳侧移,造成路基侧滑,而路基侧移反过来又加剧路面沉降,最终以侧移产生的病害为主。本次重点以解决侧移问题为主。三、路基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,减小压缩模量,增加土体抗剪强度,增强路基土的整体性为原则,处理后便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,对该段路基是行之有效的。四、袖阀管式“静压”注浆方案工艺简介及其加固机理(一)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。(二)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,浆脉是树根状及网格状分布。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。(三)方案的特点因该路基土主要为红粘土,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。五、注浆孔的布置见注浆孔布置图六、现场施工过程1、施工设备配置袖阀管注浆施工属多种机械联合作业,根据本工程实际情况,设备见下表：序号设备名称单位数量型号及规格1地质钻机台2GXY-12高速工程钻机台3G-2503搅拌机台1WJG-804注浆泵台2HB-805潜水泵台26电焊机台17台式电钻台18搅拌桶台19发电机台140KW10注浆装置套22、施工劳力组合序号工作种类任务人数职责1项目经理现场指挥1现场施工安排、管理2技术人员工程技术3现场技术管理、质量控制3电工、电焊工机电2用电管理、安检、焊接4钻工造孔16保质保量完成造孔5搅拌工制浆10按技术要求求制浆送浆6孔口操作工注浆2按技术要求注浆7后勤材料、生活2按要求采购施工材料，保证生产8测量工放线测量1测量孔位，路面高程监测9架子工8在路坡搭设脚手架10合计453、袖阀管注浆工艺流程定孔位钻孔下注浆外管制浆下注浆内管注浆补灌结束重复洗孔（1）定孔位按设计要求放线、定孔位（2）钻孔按放线孔位,把钻机安置在所钻孔位置,经验测垂直度、倾斜角度后方可开钻。