灌浆法技术在预防路基不均匀沉降中的应用

灌浆法技术在预防路基不均匀沉降中的应用

作者：翟晓莉

来源：《城市建设理论研究》2013年第26期

摘要：进入新世纪，我国城市化不断向前推进，各地逐渐加大了对各类道路建设的力度，但是，许多道路收到路基土质等诸多原因的影响，常常会出现路基沉降的现象，进而造成路面损坏，大大降低了道路的使用功能。本文笔者结合相关经验，首先概述了灌浆法技术机理，深入探析了灌浆法技术在预防路基不均匀沉降中的应用。 关键词：灌浆法、路基不均匀沉降、应用 中图分类号：U213.1文献标识码： A 一、前言

就现阶段而言，软弱路基的处理方法很多，但大都存在工期长、受施工环境影响大等缺点。一般在道路上塌陷部位处理时往往需要临时断交，施工工期长对人们的出行会造成很大的影响。灌浆法技术在预防路基不均匀沉降的过程中具有技术上可行、经济上合理、工期短，有利于早日恢复交通的优点；此外，灌浆法极大地减少了环境污染问题，尤其适用于道路软弱路基的处理。

二、灌浆法技术机理

灌浆就是要让水泥或其他浆液在周围土体中通过渗透、充填、压密扩展形成浆脉。由于地层中土体的不均匀性，通过钻孔向土层中加压灌人一定水灰比的浆液，一方面灌浆孔向外扩张形成圆柱状浆体，钻孔周围土体被挤压充填，紧靠浆体的土体遭受破坏和剪切，形成塑性变形区，离浆体较远的土体则发生弹性变形，钻孔周围土体的整个密度得到提高。另一方面随着灌浆的进行，土体裂缝的发展和浆液的渗透，浆液在地层中形成方向各异、厚薄不一的片状、条状、团块状浆体，纵横交错的浆脉随着其凝结硬化，造成结石体与土体之间紧密而粗糙的接触，沿灌浆管形成不规则的、直径粗细相间的桩柱体。这种桩柱体与压密的地基土形成复合地基，相互共同作用起到控制沉降、提高承载力的作用。 三、灌浆法技术在预防路基不均匀沉降中的应用探析 1.灌浆材料的选择

灌浆材料通常分为粒状浆材、不稳定的粒状浆材、无机化学浆材和有机化学浆材等几类。软土路基处理过程中，常用粒状浆材。粒状浆材主要以硅酸盐水泥、粘土、粉煤灰等构成，来源丰富，价格低廉，操作工艺简单，广泛用于地基加固灌浆中。但因其粒径大，可注性差，不宜用于防渗、堵水灌浆工程中。化学浆材一般都可注入，主要用于防渗，堵漏加固工程。但其

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价格昂贵，施工困难，所以除特殊情况多用粒状浆材。高等级公路软弱地基灌浆处理一般不宜采用化学浆材，而宜采用粒状浆材，如水泥浆、水泥粉煤灰浆等。; （1）水泥浆;

水泥浆是以水泥为主加水配制成的浆液，根据工程需要加入一定的外加剂（速凝剂、早强剂、悬溶剂等）来改变浆液性能。水泥浆所用水泥主要为硅酸盐水泥、矿渣水泥等，其来源丰富、价格低廉，浆液结实强度高、抗渗性能好，制浆工艺简单、操作方便。但是，水泥颗粒细度较粗，可灌性差，在渗性差，在渗入灌浆时，难注入细粒粉砂层（ （2）水泥粉煤灰浆;

水泥粉煤灰浆主要有水泥、粉煤灰组成。粉煤灰掺入普通水泥中作为灌浆材料使用，其主要作为在于节约水泥，降低成本。粉煤灰水泥浆材的突出优点还在于粉煤灰能使浆液中的酸性氧化物（Al2O3和SiO2）含量增加，它们能与水泥水化析出的部分氢氧化钙发生二次反应而生成水化硅酸钙和水化铝酸钙等较稳定的低钙水化物，从而使浆液结合的抗溶蚀能力和防渗帷幕的耐久性提高。一般情况下，粉煤灰中的SiO2、Al2O3和CaO等含量应大于85%～95%，烧失量不宜大于4%～8%，否则，对灌浆将产生不良后果。粉煤灰在浆液中含量过大，其结石体的强度大大降低。材料配比的数据如下：依据软土地基灌浆工程实现和已有的研究资料，建议采用水灰比为0.8：1～1：1浆液。另外，在灌浆施工过程中，宜先注入少量稀浆（水灰比4:1～1:1之间），后注入稠浆（水灰比0.8:1～1:1）。当地下砂粒层孔隙较大时，水灰比可提高到5:1～1:1之间。; 2.灌浆方法的选择 （1）劈裂灌浆

劈裂灌浆是指在压力作用下，浆液克服地层的初始应力和抗拉强度，引起岩石和土体结构的破坏和扰动，使其沿垂直于小主应力的平面发生霹裂，使地层中原有的裂隙或孔隙张开，形成新的裂隙或孔隙，劈裂灌浆技术已越来越多地用于提高地基承载力和消除（或建少）沉降。; （2）渗透灌浆

渗透灌浆的裂隙，排挤出孔隙中存在的自由水和气体，而基本上不改变原状土的结构和体积，所有灌浆压力相对较小。这类灌浆一般只适用于中砂以上的砂性土和有裂隙的岩石。代表性的渗透灌浆理论有：球形扩散理论、柱形扩散理论和袖套管法。; （3）压密灌浆

压密灌浆是指通过钻孔在土中灌入极浓的浆液，在灌浆点使土体压密。简单的说，压密灌浆是用浓浆置换和压密土的过程。压密灌浆的主要特点是它在较软弱的土体中具有较好的效

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果。此法最常用于中砂地基，粘土地集中若有适宜的排水条件也采用。若因排水不畅而可能在土体中引起高孔隙水压力时，就必须采用很低的灌浆速率。; （1）灌浆方案的选择; （1）灌浆方案选择的原则;

灌浆方案选择一般遵循以下主要原则：一是高等级公路软弱地基的灌浆一般采用水泥浆液或水泥粉煤灰浆液；二是当软弱土层上部有硬壳存在时，将其作为封压层；当无这种硬壳或不发育时，可在地表做一粘土垫层，厚约0.5m，以此垫层作为封压层，或在地基年压后形成风压层；三是对于上部砂砾层较多的软弱土层，一般宜用分段式自上而下灌浆，对于上部砂砾层少或没有的软弱土层，一般宜用分段式自上而下灌浆。; （2）灌浆处理的几种情况;

高等级公路软弱地基的灌浆处理主要有以下几种：对于强度很低淤泥层采用压密灌浆；对于较硬的亚粘土为霹裂灌浆；对沙粒层为渗透灌浆。灌浆类型可以单独应用，也可能两三种类型单独应用，彼此相辅相成，从而形成渗透—劈裂—充直—置换—压密—复合的作用。; 由于浆液对周围土层的连续扰动、压缩，使土颗粒移动，重新排列，浆液中的水泥颗粒又慢慢地吸收周围的水分，更有利于土体排水脱水，形成复合地基并伴生一种向上转递的辐射状应力。这样，灌浆即加固了软弱土层，又能纠正构造物的不均匀沉降。; （3）浆液扩散半径;

浆液扩散半径是一个重要的参数，可按理式估算。如选用参数接近于实际条件，则计算值具有一定的参考价值；当地基条件较复杂或计算参数不易选准时，就应通过现场灌浆试验来确定。;

对于粘性土层，由于地层孔隙很小，浆液无法渗入只能通过劈裂作用注入浆液，浆液扩散具有规范性，灌浆设计施工中可用“灌浆有效半径”来表示交流扩散范围。;

对于砂性土层由于地层孔隙较大，浆液以冲填固结为主，其扩散半径远大于粘性土中的扩散半径。;

浆液有效扩散应根据现场试验确定，根据以往工程资料，对于粘土层有效扩散半径为0.3～0.8m，灌浆施工时，可通过灌浆压力、灌浆胶凝时间、灌浆量、浆液浓度等参说控制“浆液扩散半径”。

4.特殊情况下的技术处理措施

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（1）在灌浆过程中，发现浆液冒出地表即冒浆，采取控制性措施： ①降低灌浆压力，同时提高浆液浓度，必要时掺砂或水玻璃。 ②限量灌浆，控制单位吸浆量不超过30 L/min}-40 L/min或更小一些。 ③采用间歇灌浆的方法，即发现冒浆后就停灌，待15min左右再灌。 （2)在灌浆过程中，当浆液从附近其他钻孔流出即串浆，应采取方法处理： ①加大第I次序孔间的孔距。

②在施工组织安排上，适当延长相邻两个次序孔施工时间的间隔，使前一次序孔浆液基本凝固或具有一定强度后，再开始后一次序钻孔。

③串浆孔若为待灌孔，采取同时并联灌浆的方法处理，如串浆孔正在钻孔，则停钻封闭孔口，待灌浆完后再恢复钻孔。 四、结语

通过相关工程实践证明，在预防路基不均匀沉降中应用灌浆法技术能够使道路路基得到不同程度的加固，明显提高了其承载力水平，进而实现了预防路基不均匀沉降的目标。 参考文献：

苟梅枝：《灌浆法技术在预防路基不均匀沉降中的应用》，《山西建筑》， 2009年11期 于潺 项博威：《灌浆法在加固处理软路基中的应用》，《北方交通》， 2008年02期 高伏良：《高填方路基自然沉降现象与应对措施》，《中南公路工程》，2003年28期 贺文明：《灌浆法在路基沉降处理中运用研究》，《今日科苑》， 2008年04期