翻漿是路基常見(jiàn)的病害之一,它是路基中的土受雨水或地下水浸泡飽和后,在車(chē)輛動(dòng)載荷作用下,形成沿伸縮縫或裂縫的空隙向表面涌出水和泥漿。對(duì)路基翻漿進(jìn)行技術(shù)處理和研究,對(duì)保證公路建設(shè)的質(zhì)量和車(chē)輛運(yùn)行安全有著十分重要的意義。
在高速公路路基翻漿冒泥整治技術(shù)方面,國(guó)內(nèi)外進(jìn)行過(guò)大量的研究。自20世紀(jì)70年代以來(lái),主要整治技術(shù)為鋪設(shè)砂墊層后設(shè)置封閉層、換土等。設(shè)置封閉層主要采用瀝青稀漿封層,在其他材料方面使用氯丁橡膠、聚氯乙烯軟板、玻璃纖維塑料布、為尼龍涂塑布、土工格柵、木工布等,有些效果好,有些不盡如人意,而且在施工時(shí),絕大多數(shù)需要封閉線路,嚴(yán)重影響公路的正常運(yùn)行和安全。
從目前的進(jìn)展情況看,高速公路路基病害的處置,實(shí)踐先于理論。業(yè)主與施工單位及有關(guān)科研院校對(duì)病害的成因、機(jī)理、處置工法、材料未進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)的研究,未形成一個(gè)材料、工法、管理上的技術(shù)規(guī)范,例如鉆孔的工具、鉆孔的深度、灌漿的壓力、材料的特性、壓力對(duì)基層土層的影響,灌漿材料對(duì)土層的匹配性,與混凝土墊具的相容性,灌漿材料的彈性模量,加固后固結(jié)體的抗壓、抗折、抗?jié)B的性能,檢驗(yàn)方法等,都沒(méi)有明確的要求和具體的參數(shù),因此,結(jié)合實(shí)際總結(jié)一套適合高速公路路基病害處理的整體技術(shù),是擺在我們面前的—個(gè)重要課題。
目前高速公路處置路基病害的方法主要有水泥加膨脹劑法、水泥水玻璃法、固化劑法等幾種,經(jīng)過(guò)在湖南幾條高速公路養(yǎng)護(hù)實(shí)踐中的應(yīng)用,證明靜壓化學(xué)灌漿是目前處置路基病害的有效途徑之—。注漿在高速公路及水利系統(tǒng)稱(chēng)灌漿,在巖上工程中稱(chēng)注漿,它是利用壓力將能固化的漿液,通過(guò)鉆孔注入巖上孔隙或構(gòu)筑物的裂隙中,使其物理力學(xué)性能改善的一種方法。
1、灌漿的目的
防滲:降低巖土的滲透性,消除或減少地下水的滲流量.降低工程場(chǎng)壓力或孔隙水壓力,提高巖土的抵抗?jié)B透變形能力,如水電工程壩基壩肩和壩體的注漿防滲處理。
堵水:截?cái)嗨?改善工程施工運(yùn)行條件,如井壁等地下工程漏水的封堵。
固結(jié):改善巖土或結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能,恢復(fù)其整體性。
防止滑坡:提高邊坡巖土體的抗滑能力。
降低地表下沉:降低或均勻化巖土的壓縮性,提高其變形模量,改善其不均勻性。
提高地基承載力:提高巖土的力學(xué)強(qiáng)度。
回填:充填巖土體或結(jié)構(gòu)的孔洞、縫隙,防止塌陷,改善結(jié)構(gòu)的力學(xué)條件。
加固:恢復(fù)結(jié)構(gòu)的整體性和力學(xué)性能。
在高速公路路基病害處置中一般通過(guò)不同的材料和工法,在淺層主要充填加固,深層防止板面下沉和抬升沉降。在工程實(shí)踐中,注漿的目的并不是單一的,在達(dá)到某種目的的同時(shí),往往收到其他幾個(gè)方面的效果。
2、灌漿原理:
在高速公路路基處理中,灌漿工藝所依據(jù)的理論主要可歸納為下列三類(lèi):
①滲入性灌漿,在灌漿壓力作用下,漿液克服各種阻力而滲入孔隙和裂隙,壓力越大,吸漿量及漿液擴(kuò)散距離就越大。
②劈裂灌漿。在灌漿壓力作用下,漿液克服地層的初始應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度,引起巖石或土體結(jié)構(gòu)的破壞和擾動(dòng),使地層中原有的孔隙或裂隙擴(kuò)張,或形成新的裂縫或孔隙,從而使低透水性地層的可灌性和漿液擴(kuò)散距離增大。
③壓密灌漿(擠密灌漿)。通過(guò)鉆孔向土層中壓入濃漿,隨著壓密的漿液的擠入,將在壓漿點(diǎn)周?chē)纬蔁襞谛慰臻g,并因漿液的擠壓作用而產(chǎn)生輻射狀土抬力,從而引起地層局部隆起,在高速公路路基處理中,如橋頭跳車(chē)、高坡回填沉降,正是利用這一原理糾正路面不均勻沉降。
3、化學(xué)灌漿材料
根據(jù)高速公路路基特點(diǎn),大的顆粒類(lèi)漿液對(duì)密實(shí)的路基(高速公路路基特點(diǎn))滲透性較差,而高速公路路基處理要求速凝、早強(qiáng),結(jié)石體固體率高(≥100%),在酸性環(huán)境中能固化,具體要求:漿液的初始黏度要低,流動(dòng)性好,可注性強(qiáng),能滲透到細(xì)小的裂隙或孔隙內(nèi)。凝膠時(shí)間可以在幾秒～數(shù)小時(shí)范圍內(nèi)任意調(diào)整,并能準(zhǔn)確控制。穩(wěn)定性好,在常溫、常壓條件下較長(zhǎng)時(shí)間存放不改變其基本性質(zhì),存放不受濕度、溫度變化的影響。無(wú)毒、無(wú)臭、不污染環(huán)境,對(duì)人體無(wú)害,屬非易燃非易爆品。漿液對(duì)注漿設(shè)備、管道、混凝土結(jié)構(gòu)物等無(wú)腐蝕性,并容易清洗。結(jié)石體有一定的抗壓、抗拉強(qiáng)度、抗?jié)B性好、抗沖刷及耐老化性好。材料來(lái)源豐富,價(jià)格便宜。配制方便,操作性好。
4、二種適合高速公路的化學(xué)灌漿材料
從工程實(shí)踐情況看,目前可使用于高速公路淺層灌漿材料主要有兩種:第*種是水泥基高分子聚合物灌漿材料。高分子化學(xué)灌漿是高分子應(yīng)用化學(xué)的—個(gè)新領(lǐng)域,也是工程建設(shè)中的一項(xiàng)新技術(shù)。它是由單體低聚物加水泥等組成的漿液灌入所需處理的部位,經(jīng)聚合、交聯(lián)等化學(xué)反應(yīng),生成高聚物,形成無(wú)機(jī)與有機(jī)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),使被處理的部位形成整體,達(dá)到防滲、堵漏和加固的目的。水泥基高分子化學(xué)灌漿的特點(diǎn)是:水溶液黏度低,可灌性好,滲透力強(qiáng)；有較高的粘結(jié)強(qiáng)度；固化時(shí)間可任意調(diào)節(jié)；充填密實(shí),防水性能好,固結(jié)強(qiáng)度高。
第二種是高水速凝灌漿材料。高水速凝灌漿材料是選用鋁礬土、石灰和石膏為主要原料,配以多種無(wú)機(jī)原料和附加劑,經(jīng)磨細(xì)、均化等工藝,配制成甲、乙兩種粉料的水硬性膠結(jié)材料。該材料是“八五”國(guó)家重點(diǎn)科技成果,是一種具有獨(dú)特性能的新型材料,其主要技術(shù)特征如下:
A、具有高含水性,其水和固體粉料體積比高達(dá):一:,重量水固化(即水灰比)為:1一一l。
B、具有可注性。甲乙兩種固體粉料與水?dāng)嚢柚瞥傻募?、乙二兩種漿液,單獨(dú)放置可達(dá)24小時(shí)以上不凝固、不結(jié)底,流動(dòng)性好,可以遠(yuǎn)距離輸送。
C、具有速凝性,甲乙兩種漿液混合后30分鐘之內(nèi)即可結(jié)成固體。
D、強(qiáng)度性能。甲乙兩種材料漿液混合后開(kāi)始凝固,PH抗壓強(qiáng)度可達(dá)—1Mpa,2h強(qiáng)度可達(dá)2Mpa,—天可達(dá)4Mpa,7天以后可達(dá)5Mpa以上。
E、無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)腐蝕。
F、酸堿性:甲料的PH為9一10,為弱堿性:乙料的PH為11一12,為堿性。
G、高水材料所形成的結(jié)石體早期破壞后還具有重結(jié)晶恢復(fù)強(qiáng)度的特性。
高水速凝材料的硬化體抗壓強(qiáng)度與原料的種類(lèi)、質(zhì)量、配比和施工條件等因素有關(guān),不同齡期的抗壓強(qiáng)度如表所示,由于它形成的硬化體含有80%一90%的水分,且還有—定的強(qiáng)度,這是一般材料所不能相比的考試大-全國(guó)最大教育類(lèi)網(wǎng)站(。com)
高水速凝材料的凝結(jié)時(shí)間受原料種類(lèi)、甲乙料配比、附加劑、溫度和水灰比等因素影響,初凝時(shí)間一般在3min～20min內(nèi),材料成分之間的合理配比是一個(gè)重要影響因素。
由于高水速凝材料具有高水、速凝、可注性等特殊性能,因此,高水速凝材料不僅在采礦工程中巷道支護(hù)、采空區(qū)充填、壁后充填支護(hù)、錨噴支護(hù)等工程中廣泛使用,而且在地下工程、地基加固、注漿堵漏及建筑、水利、公路等工程領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用前景。
5、灌漿設(shè)計(jì)與施工
混凝土路面與基層之間存在空隙,使混凝土路面板塊無(wú)法均勻受力,從原設(shè)計(jì)的受壓構(gòu)件變成受彎構(gòu)件,這就可能造成混凝土板塊破裂直至沉陷,影響正常使用,因此應(yīng)采用化學(xué)灌漿技術(shù)對(duì)基層空隙進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固,使得路面混凝土板均勻受壓,滿足高速公路面的設(shè)計(jì)要求。
高速公路化學(xué)灌漿是以加固地基為目的。該類(lèi)注漿施工的特點(diǎn)是“圍、擠、壓”,就是先將注漿區(qū)圍住,再在中間插孔注漿擠密,最后逐序壓實(shí),這樣易于保證質(zhì)量。所以,注漿的施工次序必須遵循逐漸加密的原則。
布孔:根據(jù)漿液擴(kuò)散的有效半徑,每塊混凝土板布灌漿孔5個(gè),在滿足灌漿要求的情況下,盡量少布孔。布孔時(shí),根據(jù)雷達(dá)檢測(cè)指導(dǎo)盡量將孔位布置在混凝土板塊中央,灌完中央后,根據(jù)雷達(dá)檢測(cè)的灌漿效果,若還有不密實(shí)處再布第2、3個(gè)孔灌漿,直至灌漿達(dá)到密實(shí)要求為止。
鉆孔:鉆孔直徑在42cm～36cm,孔深以鉆穿混凝土板為標(biāo)準(zhǔn),具體的講,鉆穿混凝土板與水穩(wěn)層,進(jìn)入填土層10cm～20cm,這樣灌漿時(shí)可在填土層中形成脈狀網(wǎng)絡(luò),通過(guò)擠密可處理空洞,加固地層。
埋灌漿管:在鉆好孔內(nèi)插入灌漿管,用止?jié){塞封閉孔口進(jìn)行壓力灌漿。
灌漿方式:灌漿采用雙液灌漿系統(tǒng),外管走水泥漿或A組份高水速凝漿,內(nèi)管走化學(xué)漿或B組份高水速凝漿,用兩臺(tái)灌漿泵壓進(jìn),灌漿壓力為～1Mpa,要求略抬動(dòng)路面混凝土板塊,抬板cm～1cm(對(duì)錯(cuò)臺(tái)而言),使整個(gè)路面混凝土板塊底部充滿漿液,達(dá)到均勻加固的目的,灌漿完成后混凝土路面與基層之間的脫空層完全灌密實(shí),整塊板底均有密實(shí)的固結(jié)體。