论文部分内容阅读
摘要：随着广西高速公路大规模的建设，软基的处理也会越来越多，注浆压密技术作为非常实用的软基处理技术运用也会越来越多。本文以广西某高速软基处理为例，研究了注浆压密技术的原理，针对工程特征提出注浆压密的施工参数，并对处治结果进行分析，效果很好，希望对软基处理具有借鉴作用。
关键词：注浆压密；软基处理；研究
今年来，随着广西县县通高速公路工程建设的大规模快速推进，对广西的高速建设遇到很多的挑战。由于广西地形、地貌条件复杂，存在较多的软基。虽然软土路基处理从设计、施工工艺及工后检测手段等都有了新的进展。一方面得益于我国经济实力的增强，高速公路投入的增加，另一方面由于高速公路工程建设的提速（到2020年广西建成8000公里），为服务工期，要求一些特别的处理方案，本文以广西某高速公路软基处理技术为例，对严密注浆技术进行研究。
一、工程概况
广西某高速公路中有247米长的软基路基，其表层土力学性质见表1所示。对粘性土路基的回弹，模量测值为16.8Mpa，根据高速公路施工技术规范可知，需要对该段路基进行加固处理。目前最常见的就是换填片石垫层法和压力注浆法。换填法就是将基础底面以下的软土挖去，分层填入强度较大的砂石、素土、灰土以及其他性能稳定和无侵蚀性的材料并垒实至要求的密度。这个方法要挖填土还要运输较好的土质，成本太高；而由于软土地基深度较浅，可以采用压力逐渐法，成本相对较低同时强度也可以轻易满足要求，最终决定对改路段的路基采取压力注浆方法处理。
二、压密注浆施工原理
压密注浆是用极稠的浆液通过钻孔强行挤向土体，如图1。由于弱透水性土体的孔隙是不进浆的，因此不可能产生传统的充填型灌浆，而是在注浆点集中区域形成近似球形的浆泡，通过浆泡挤压邻近的土体，使土体压密并使触探阻力或标准贯入击数增加。紧靠浆泡处的土体将遭受严重的破坏和剪切并形成塑性变形区，在此区域内土体密度可能因扰动而减小；离浆泡较远的土地则基本上仅发生弹性变形，因而土的密度有明显增加。观测发现，紧靠浆泡处的土密度并不增加，但离浆泡0.3-0.8m处有挤密作用，在此范围内，距离浆泡越远，则挤密越少。若土体为非饱和土，则挤密效果更加明显。此外，压密注浆中的浆液总是挤向不均地基中的薄弱土区，从而使土体的变形性质均一化，形成一种新结构、高强度、化学稳定性良好的“人造石”。通过钻孔然后往土层注浆，土体经过压实而形成浆泡，如图1所示。从试验结果表明，对于较小首径的浆洧沣桨压力呈现出水平向扩展。随着逐渐增大浆泡尺寸，则会产生较大的上抬力促使地面抬动。通过选取合理的注浆压力可以使建筑物上升到合理的位置，也就是说压密注浆工艺是通过采用浓浆置换和压密土的过程。
压密注浆的主要特点之一，是它在较软弱的土体中具有较好的效果，即是混合浆液经注浆泵压人软土地基中，在进行渗透或者渗入土体当中，与土体结合并吸收其水分，使土体加固，形成强度较高的水泥土。此法适用于中砂地基或者有适宜的排水条件的粘土地基。若因排水不畅而可能在土体中引起高孔隙水压力，就必须采用很低的注浆速率。研究证明，向外扩张的浆泡将在土体中引起复杂的径向和切向应力体系。紧靠浆泡处的土体遭受严重破坏和剪切，并形成塑性变形区，在此区内土体的密度可能因扰动而减小；离浆泡较远的土则基本上发生弹性交形，因而土的密度有明显的增加。
三、压密注浆技术实施
（一）压密注浆施工方案
考虑到由于本标段公路路基需要注浆处理的范围较大，同时处理目的是对松软土层采取挤密，有效减小孔隙率。鉴于本标段公路对于结石体的强度要求并不是太高，因此从节约工程成本角度出发，施工浆材采用水泥粉煤灰，水泥采用425硅酸盐水泥。另外由于本公路的路基土层的孔隙直径小于 0.003mm，采取粉煤灰的粒度大于0.003mm，其净空比不大于1，因此本工程通过采取钻孔向土层中注浆，让浆液的结石体占有一定的软土空间从而可以满足挤压上抬的目的。
（二）浆液的配比
本公路工程采取粉煤灰水泥浆材，其另一个的显著优点在于粉煤灰能使浆液中的酸性氧化物含量增加，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碳酸钙和水化铝酸钙等较稳定的低钙水化物，从而达到节约水泥，消化三废的作用。对于注浆后结石体的强度，则由于粉煤灰掺量的增加将会出现显著的降低，因此，注浆前应选择合适的配比，满足强度和挤密要求。本工程主要由于结石体占据软土空间，达到挤密软土的作用，对结石体强度要求，所以经比较，选用的浆液配比为水泥： 粉煤灰为0. 25； 0.75 的配比。为了选择较好的水灰比，通过采取现场注浆试验，以每孔单次序吃浆量的多少（ 同样至地面冒浆为止） 来评判不同情况的水灰比实验，不同水灰比试验结果见表2及表3所示。根据试验结果最终选取水灰比为0.55：1。
（三）注浆深度定取
从试验结果来看，即使相同注浆速率，不同注浆深度其压浆量也显著不同。本工程通过对三个不同深度注浆点的压浆量实验结果表明，对于上覆土压力及上覆土体强度是压密注浆提高注浆量的关键，从试验结果看出对于注浆点深-1.3m 孔比-0.9m仅深0.4m，但其吃浆量却提高了148.8% ，表明 -1.3深注浆具有较好的挤密效果。故本上程采用了-1.3m深的注浆孔。
（四）注浆孔距定取
在浅层注浆中，鉴于上覆压力及注浆管管壁阻力小，因此适宜控制注浆压力在200kPa 左右，否则过大的压力可能引起管壁冒浆造成地基过多隆起，而影响注浆挤密效果。在一定的压力下，分别选取三个孔距注浆点采取试验比较分析，比较分析结果表明，对于1.5m 注浆孔距，其结石体水平向半径为0.43m 左右，而且相邻结石体未相接，只有结石体存在少量劈裂性网状结石直至地表。经比
关键词：注浆压密；软基处理；研究
今年来，随着广西县县通高速公路工程建设的大规模快速推进，对广西的高速建设遇到很多的挑战。由于广西地形、地貌条件复杂，存在较多的软基。虽然软土路基处理从设计、施工工艺及工后检测手段等都有了新的进展。一方面得益于我国经济实力的增强，高速公路投入的增加，另一方面由于高速公路工程建设的提速（到2020年广西建成8000公里），为服务工期，要求一些特别的处理方案，本文以广西某高速公路软基处理技术为例，对严密注浆技术进行研究。
一、工程概况
广西某高速公路中有247米长的软基路基，其表层土力学性质见表1所示。对粘性土路基的回弹，模量测值为16.8Mpa，根据高速公路施工技术规范可知，需要对该段路基进行加固处理。目前最常见的就是换填片石垫层法和压力注浆法。换填法就是将基础底面以下的软土挖去，分层填入强度较大的砂石、素土、灰土以及其他性能稳定和无侵蚀性的材料并垒实至要求的密度。这个方法要挖填土还要运输较好的土质，成本太高；而由于软土地基深度较浅，可以采用压力逐渐法，成本相对较低同时强度也可以轻易满足要求，最终决定对改路段的路基采取压力注浆方法处理。
二、压密注浆施工原理
压密注浆是用极稠的浆液通过钻孔强行挤向土体，如图1。由于弱透水性土体的孔隙是不进浆的，因此不可能产生传统的充填型灌浆，而是在注浆点集中区域形成近似球形的浆泡，通过浆泡挤压邻近的土体，使土体压密并使触探阻力或标准贯入击数增加。紧靠浆泡处的土体将遭受严重的破坏和剪切并形成塑性变形区，在此区域内土体密度可能因扰动而减小；离浆泡较远的土地则基本上仅发生弹性变形，因而土的密度有明显增加。观测发现，紧靠浆泡处的土密度并不增加，但离浆泡0.3-0.8m处有挤密作用，在此范围内，距离浆泡越远，则挤密越少。若土体为非饱和土，则挤密效果更加明显。此外，压密注浆中的浆液总是挤向不均地基中的薄弱土区，从而使土体的变形性质均一化，形成一种新结构、高强度、化学稳定性良好的“人造石”。通过钻孔然后往土层注浆，土体经过压实而形成浆泡，如图1所示。从试验结果表明，对于较小首径的浆洧沣桨压力呈现出水平向扩展。随着逐渐增大浆泡尺寸，则会产生较大的上抬力促使地面抬动。通过选取合理的注浆压力可以使建筑物上升到合理的位置，也就是说压密注浆工艺是通过采用浓浆置换和压密土的过程。
压密注浆的主要特点之一，是它在较软弱的土体中具有较好的效果，即是混合浆液经注浆泵压人软土地基中，在进行渗透或者渗入土体当中，与土体结合并吸收其水分，使土体加固，形成强度较高的水泥土。此法适用于中砂地基或者有适宜的排水条件的粘土地基。若因排水不畅而可能在土体中引起高孔隙水压力，就必须采用很低的注浆速率。研究证明，向外扩张的浆泡将在土体中引起复杂的径向和切向应力体系。紧靠浆泡处的土体遭受严重破坏和剪切，并形成塑性变形区，在此区内土体的密度可能因扰动而减小；离浆泡较远的土则基本上发生弹性交形，因而土的密度有明显的增加。
三、压密注浆技术实施
（一）压密注浆施工方案
考虑到由于本标段公路路基需要注浆处理的范围较大，同时处理目的是对松软土层采取挤密，有效减小孔隙率。鉴于本标段公路对于结石体的强度要求并不是太高，因此从节约工程成本角度出发，施工浆材采用水泥粉煤灰，水泥采用425硅酸盐水泥。另外由于本公路的路基土层的孔隙直径小于 0.003mm，采取粉煤灰的粒度大于0.003mm，其净空比不大于1，因此本工程通过采取钻孔向土层中注浆，让浆液的结石体占有一定的软土空间从而可以满足挤压上抬的目的。
（二）浆液的配比
本公路工程采取粉煤灰水泥浆材，其另一个的显著优点在于粉煤灰能使浆液中的酸性氧化物含量增加，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碳酸钙和水化铝酸钙等较稳定的低钙水化物，从而达到节约水泥，消化三废的作用。对于注浆后结石体的强度，则由于粉煤灰掺量的增加将会出现显著的降低，因此，注浆前应选择合适的配比，满足强度和挤密要求。本工程主要由于结石体占据软土空间，达到挤密软土的作用，对结石体强度要求，所以经比较，选用的浆液配比为水泥： 粉煤灰为0. 25； 0.75 的配比。为了选择较好的水灰比，通过采取现场注浆试验，以每孔单次序吃浆量的多少（ 同样至地面冒浆为止） 来评判不同情况的水灰比实验，不同水灰比试验结果见表2及表3所示。根据试验结果最终选取水灰比为0.55：1。
（三）注浆深度定取
从试验结果来看，即使相同注浆速率，不同注浆深度其压浆量也显著不同。本工程通过对三个不同深度注浆点的压浆量实验结果表明，对于上覆土压力及上覆土体强度是压密注浆提高注浆量的关键，从试验结果看出对于注浆点深-1.3m 孔比-0.9m仅深0.4m，但其吃浆量却提高了148.8% ，表明 -1.3深注浆具有较好的挤密效果。故本上程采用了-1.3m深的注浆孔。
（四）注浆孔距定取
在浅层注浆中，鉴于上覆压力及注浆管管壁阻力小，因此适宜控制注浆压力在200kPa 左右，否则过大的压力可能引起管壁冒浆造成地基过多隆起，而影响注浆挤密效果。在一定的压力下，分别选取三个孔距注浆点采取试验比较分析，比较分析结果表明，对于1.5m 注浆孔距，其结石体水平向半径为0.43m 左右，而且相邻结石体未相接，只有结石体存在少量劈裂性网状结石直至地表。经比