某山区高速公路隧道洞口段路基的注浆处理及效果检测_secret

某山区高速公路隧道洞口段路基的注浆处理及效果检测

1 工程概况

某高速公路某标段地处山岭重丘区，沿线地势起伏，山高坡陡，河谷深切，山体交错，地形复杂。该标段特长隧道洞口位于悬崖峭壁之上，隧道洞口段路基为分离式路基，宽度为12.25米，左幅LK29+879～ZLK29+900，长21m；右幅LK29+800～LK29+870，长70m。设计为填石方路基。

图1 隧道洞口图 由于施工场地狭窄、施工机械前期无法进场；特长隧道又面临着单端进洞，施工工期较紧，短期难以形成有效的工作平台；隧道洞口与河流（河床为微风化花岗岩基岩）紧挨、出渣特别困难等诸多地形、地质、水文、施工组织的实际困难，导致该隧道洞口段填石路基未按设计图纸和施工技术规范要求进行分层选料及碾压，而是直接采用隧道弃渣（微风化花岗岩）直接堆填而成。

该特长隧道经过了两年的施工已经顺利贯通，该段路基也经过了两年的出渣车等重车碾压，路基沉降相对较小，但是路基密实度还是没有达到设计标准。因此，为确保工程质量及建成后的运营安全，必须对该段路基进行有效处理。

2 方案选择及确定

根据实际情况，该段路基处理常用的方案有两种：翻填夯压和注浆加固。由于工程地质复杂，施工难度大，工期要求紧，如采用翻填夯压不仅难以保证工期，而且由于施工场地狭窄，机械施工难度极大，质量也难以保证。经业主单位、监理单位、设计咨询单位及施工单位等多位专家以及领导会议讨论认为，对该段路基进行注浆加固是行之有效的办法。通过从地表注浆使填方体之间空隙得以密实充填，使填方体之间联结力增大，提高路基承载力，从而使路基各项指标达到规范要求。

3 注浆设计 3.1设计原则

①结合该段堆积体的原有地形和地质条件，采用注浆措施充填固结路基，提高路基密实度； ②注浆材料选用扩散范围可控性较好的普通水泥浆液；

③钻孔深度为2～3m，宽度为路基设计宽度两侧各增加5m即22.25m，采用垂直向下至原地

面全深度注浆。

④先对路基两侧周边进行帷幕注浆，然后进行路基中央部分注浆，以有效控制注浆范围，达到注浆效果。

⑤采用后退式分段静压注浆工艺，要求均匀充填及固结路基；

⑤遵循动态原则，即施工过程中根据施工实际对施工参数进行优化调整，确保注浆效果。 3.2 注浆设计参数

根据工程类比及施工经验，结合工程特点及注浆目的等因素，确定本工程注浆参数如表l所示。

表1 注浆设计参数 各材料用量/kg 浆液名称 水 水泥单浆液 769 水泥 769 w：c=1：1 10.5 配比 标准稠度/s 水泥采用P.O32.5水泥，水泥单浆液按1：1水泥浆配制,根据现场注浆情况可适当调整, 标准稠度10.5s，满足充填路基空隙过程中浆液流动渗透要求。

4 施工工艺 4.1 布眼

该段路基为分离式路基，左幅ZLK29+879～ZLK29+900，长21m；右幅LK29+800～LK29+870，长70m。宽度为设计路基宽12.25m左、右各加宽5m，即22.25m。布眼间距按1.5～

图2 ZLK29+879～ZLK29+900段钻孔布置示意图

2m，采用梅花状布置。如图2所示。 4.2 钻孔

本工程 采用GMY4型潜孔钻机，跟管钻进的工艺，配3节1m长的Φ50mm外丝钻杆，Φ130mm粗径钻具带硬质合金钻头钻进成孔，L-22/ 7型空压机送风洗孔排渣。按要求由外往内分序分段施工。钻孔深度为2～3m，一次成孔。如图3所示。 4.3 下注浆管

采用Φ40mm PVC打孔塑料管，埋入深度根据钻孔深度确

图3 GMY4型潜孔钻机

定，一般为2.5～3.5m，管壁每隔15 cm交错打眼，便于浆液的渗透。 4.4 注浆 4.4.1工艺流程

本工程通过ZUB-3型柱塞式灰浆泵进行后退式分段注浆，均匀充填及固结路基，其施工工艺流程如图4。

图4 后退式分段注浆工艺流程图

4.4.2注浆工艺控制：

由于注浆不同于其它工艺，施工中存在地层复杂、浆液流动随意性较大等困难，在

严格工艺控制的同时重视过程控制，根据现场施工情况及注浆效果分析，施工中采取以下措施以保证注浆质量：

① 第一步帷幕注浆，采用先外侧后中间的注浆顺序，然后采用跳孔跳排间隔注浆，

第二步注奇数排奇数孔，第三步注偶数排奇数孔，第四步将余下孔依次由外向内注；

② 定量定压注浆：外侧先注孔采用以定量为主进行

控制，而内侧后注孔则以压力控制为主；

③ 结合注浆压力分析地层吸浆量，针对注浆不足的

孔进行补注；

④ 注意观察压力、流量、浆液及周围环境变化，认

真记录并及时调整注浆参数，做到施工过程动态控制。

⑤ 注浆过程应派专人负责，填写注浆记录表，记录

注浆时间、浆液消耗量及注浆压力等数据，观察压力表值，监控连通装置，避免因压力猛增而发生异常情况。

图5 注浆施工

4.4.3注浆结束条件：应根据注浆压力和单孔注浆量两个指标来判断确定。结束条件为：注

浆压力达到设计终压0.5～1.0MPa；水泥消耗量满足设计要求，且注入率应小于 1L/min ,持续时间15min 即可。全段结束条件为：所有注浆孔均已符合单孔结束条件，无漏注。注浆结束后必须对注浆效果进行检查，若未达到设计要求，应进行补孔注浆。

5 效果检验

经过施工单位15天的施工，完成了对ZLK29+879～ZLK29+900、LK29+800～LK29+870段路基注浆工程的施工，共完成钻孔287个，成孔深度574m ，总注浆量564m ,消耗水泥量434t 。注浆前后，施工单位均委托了监控量测单位长安大学对该段路基注浆效果进行了专业检测。

检测方法是：沿路基纵向布设5条检测路线，运用采用SIR-3000地质雷达配400M天线在注浆前后各扫描一次，将两次检测结果进行对照并分析确定注浆效果。从图6的测线4-1中可以推断出:注浆前探测到回填石料体积较大，细料较少，形成骨架空隙结构，致使周边水分渗入，反射信号较弱，注浆之后，浆液渗透到路基空隙之间并凝固，反射信号强，注浆效果明显。根据检测成果，施工单位对注浆效果一般的地段进行重新钻眼补注浆，总体上达到了注浆加固该段路基的目的。

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6 结论

图6 LK29+800～LK29+840段路基注浆前后雷达信号对比分析图

（1）通过施工单位实施注浆后，该段高速公路ZLK29+879～ZLK29+900、LK29+800～LK29+870段路基进行了加固处理，效果明显。浆液填充了路基填料中的孔隙，使路基填料的密实度提高、孔隙率降低，同时由于浆液对土体中散状块石、土粒的固结作用，使土体的抗变形能力提高，不均匀沉降得到有效控制。

（2）经注浆试验后确定的布孔间距（1.5m×1.5m～2.0m×2.0m），钻孔深度（2～3m），注浆压力（0.5～1.0Mpa），注入率(应小于 1L/min),持续时间(15min) 等注浆技术参数适合本段路基的客观地质条件。

（3）路基注浆的浆液配合比应根据处治路段的填料岩性和粒径选择确定，并根据钻孔的吸浆情况及时予以调整。