翻浆是路基常见的病害之一,它是路基中的土受雨水或地下水浸泡饱和后,在车辆动载荷作用下,形成沿伸缩缝或裂缝的空隙向表面涌出水和泥浆。对路基翻浆进行技术处理和研究,对保证公路建设的质量和车辆运行安全有着十分重要的意义。
在高速公路路基翻浆冒泥整治技术方面,国内外进行过大量的研究。自20世纪70年代以来,主要整治技术为铺设砂垫层后设置封闭层、换土等。设置封闭层主要采用沥青稀浆封层,在其他材料方面使用氯丁橡胶、聚氯乙烯软板、玻璃纤维塑料布、为尼龙涂塑布、土工格栅、木工布等,有些效果好,有些不尽如人意,而且在施工时,绝大多数需要封闭线路,严重影响公路的正常运行和安全。
从目前的进展情况看,高速公路路基病害的处置,实践先于理论。业主与施工单位及有关科研院校对病害的成因、机理、处置工法、材料未进行过系统的研究,未形成一个材料、工法、管理上的技术规范,例如钻孔的工具、钻孔的深度、灌浆的压力、材料的特性、压力对基层土层的影响,灌浆材料对土层的匹配性,与混凝土垫具的相容性,灌浆材料的弹性模量,加固后固结体的抗压、抗折、抗渗的性能,检验方法等,都没有明确的要求和具体的参数,因此,结合实际总结一套适合高速公路路基病害处理的整体技术,是摆在我们面前的—个重要课题。
目前高速公路处置路基病害的方法主要有水泥加膨胀剂法、水泥水玻璃法、固化剂法等几种,经过在湖南几条高速公路养护实践中的应用,证明静压化学灌浆是目前处置路基病害的有效途径之—。注浆在高速公路及水利系统称灌浆,在岩上工程中称注浆,它是利用压力将能固化的浆液,通过钻孔注入岩上孔隙或构筑物的裂隙中,使其物理力学性能改善的一种方法。
1、灌浆的目的
防渗:降低岩土的渗透性,消除或减少地下水的渗流量.降低工程场压力或孔隙水压力,提高岩土的抵抗渗透变形能力,如水电工程坝基坝肩和坝体的注浆防渗处理。
堵水:截断水流,改善工程施工运行条件,如井壁等地下工程漏水的封堵。
固结:改善岩土或结构的力学性能,恢复其整体性。
防止滑坡:提高边坡岩土体的抗滑能力。
降低地表下沉:降低或均匀化岩土的压缩性,提高其变形模量,改善其不均匀性。
提高地基承载力:提高岩土的力学强度。
回填:充填岩土体或结构的孔洞、缝隙,防止塌陷,改善结构的力学条件。
加固:恢复结构的整体性和力学性能。
在高速公路路基病害处置中一般通过不同的材料和工法,在浅层主要充填加固,深层防止板面下沉和抬升沉降。在工程实践中,注浆的目的并不是单一的,在达到某种目的的同时,往往收到其他几个方面的效果。
2、灌浆原理:
在高速公路路基处理中,灌浆工艺所依据的理论主要可归纳为下列三类:
①渗入性灌浆,在灌浆压力作用下,浆液克服各种阻力而渗入孔隙和裂隙,压力越大,吸浆量及浆液扩散距离就越大。
②劈裂灌浆。在灌浆压力作用下,浆液克服地层的初始应力和抗拉强度,引起岩石或土体结构的破坏和扰动,使地层中原有的孔隙或裂隙扩张,或形成新的裂缝或孔隙,从而使低透水性地层的可灌性和浆液扩散距离增大。
③压密灌浆(挤密灌浆)。通过钻孔向土层中压入浓浆,随着压密的浆液的挤入,将在压浆点周围形成灯炮形空间,并因浆液的挤压作用而产生辐射状土抬力,从而引起地层局部隆起,在高速公路路基处理中,如桥头跳车、高坡回填沉降,正是利用这一原理纠正路面不均匀沉降。
3、化学灌浆材料
根据高速公路路基特点,大的颗粒类浆液对密实的路基(高速公路路基特点)渗透性较差,而高速公路路基处理要求速凝、早强,结石体固体率高(≥100%),在酸性环境中能固化,具体要求:浆液的初始黏度要低,流动性好,可注性强,能渗透到细小的裂隙或孔隙内。凝胶时间可以在几秒~数小时范围内任意调整,并能准确控制。稳定性好,在常温、常压条件下较长时间存放不改变其基本性质,存放不受湿度、温度变化的影响。无毒、无臭、不污染环境,对人体无害,属非易燃非易爆品。浆液对注浆设备、管道、混凝土结构物等无腐蚀性,并容易清洗。结石体有一定的抗压、抗拉强度、抗渗性好、抗冲刷及耐老化性好。材料来源丰富,价格便宜。配制方便,操作性好。