4 灌浆施工
4.1 正式施工前准备工作
正式施工前,保证设备器具和材料按时到场,着重做好灌浆试验工作,调整灌浆压力、浆液扩散半径、孔距和排距后及时将孔位放样至实地。
4.2 施工设备机具选型
针对地层条件和设计要求,选择的主要施工设备机具及材料见表1。
4.3 施工工艺
4.3.1 施工顺序
根据多台机同时作业、现场施工条件、工程地质条件和灌浆方法等,施工顺序采取从里往外的方式进行。
4.3.2 施工程序
成孔→安放灌浆管并孔口封堵→搅浆→灌浆→待凝→成孔→安放灌浆管并孔口封堵→搅浆→灌浆→封孔。
4.3.3 施工技术要点
(1)成孔钻头(Φ110mm)对准孔位后,采取冲击成孔的方法钻进。在杂填土中钻进时,若孔壁不稳,可下入导管护壁;当钻进到淤泥或淤泥质土和粉、细砂时,下入导管护壁,然后采取捞砂筒取砂成孔的方法直至下卧粘性土层。
(2)灌浆管安放及孔口封堵灌浆管下端设置0.7m~1.0m长且下端封口的花管,花管孔径Φ8,孔隙率15%左右;在花管外壁包扎一层软橡皮,以防流砂涌进花管导致灌浆无法进行。当成孔达到预定深度后,将灌浆管下到位,再用水泥袋放入孔中水稳层底部包裹灌浆管并接触孔壁即“架桥”,然后投入粘土分层夯实至孔口。
(3)搅浆先往搅拌浆筒内注入预定的水量并开动搅浆机后,再逐渐加入425#普通硅酸盐水泥直到预定的用量,搅拌3min~5min后将浆液通过过滤网流到储浆筒内待灌。
(4)灌浆灌浆采用自上而下孔口封闭分段纯压式灌浆方法,即自上而下钻完一段灌注一段,直到预定孔深为止。灌浆段的长度以杂填土和淤泥或淤泥质土、粉、细砂厚度来确定;灌浆压力采取二次或三次升压法来控制,即灌浆开始采用低压(小于0.1MPa)或自流式灌浆,对杂填土而言,当吸浆量较大时采取间歇灌浆或用砂浆灌注,终灌时的压力要达到设计值;灌浆结束标准严格按设计执行。
(5)封孔灌浆结束后及时封孔,即第二灌浆段灌浆结束过半小时后,排除孔口封堵物,再往孔内投入砂石直到水稳层顶面,过24h后,若浆液下沉,再补充水灰比0.5的浆液至水稳层顶面。
4.4 特殊情况下的技术处理措施
(1)在灌浆过程中,发现浆液冒出地表即冒浆,采取如下控制性措施: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30L/min~40L/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,采取如下方法处理: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,相邻同一次序孔不要在同一高程钻孔中灌浆;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。
5 效果检验与评价
5.1 效果检验
5.1.1 灌浆资料分析
本次施工路段共完成灌浆孔1209个,计5579.72m,共灌入水泥1855.4t,平均每孔灌入水泥1.535t,平均灌入水泥0.333t/m,第Ⅰ序孔单位耗浆量比第Ⅱ序孔大,并且地面上抬数厘米。
从总灌入量和单位灌入量数据分析,受灌段土体空隙均有大幅度地降低,从而也说明了施工段地层的可灌入性。
5.1.2 静载荷试验
施工结束15d后,监理在施工段范围内选择了5个代表性地点(其中2个在灌浆点位,2个在两相邻灌浆点位中间,1个在相邻对角灌浆点中间),由广东省建设工程质量安全监督检测总站做复合地基压板(0.5m2)静荷试验。当在杂填土顶面单点加载达130kN或140kN即满足设计要求后便停止加载,这时最大沉降量仅9.31mm~11.70mm,平均10.30mm。表明该点地基土未达极限破坏状态,说明了施工段复合地基承载力标准值大于130kPa,同时也验证了杂填土承载力标准值大于130kPa。
5.1.3 钻孔取芯
标贯试验和探槽开挖检查施工结束半个月后,监理在施工段范围内选择了12个钻孔检验点(其中6个钻孔距灌浆点0.5m,6个钻孔距灌浆点1.0m),由广东省建设工程质量安全监督检测总站进行钻孔取芯和标贯试验。从钻孔取上的芯样中可见:杂填土中水泥结石较多,并且结石与土体胶结紧密;淤泥或淤泥质土体中水泥结石成团块状,有的块状结石由淤泥或淤泥质土胶结;粉、细砂中也可见水泥结石,土工试验表明了其密度有所增加,状态也由原来的松散状变为密实状(e=0.637)。标贯试验结果表明:杂填土较密实,平均击数11.2击;粉、细砂平均击数由原来的6击增加到11击,承载力标准值也由原来的100kPa增加到148kPa。从探槽开挖剖面可见:杂填土中的水泥结石呈片状、条带状,尤其是杂填土顶面与石屑垫层底面之间和石屑垫层顶面与水稳层底面之间普通充填条带状水泥浆石,厚1cm~5cm,构成了路基硬壳表层。
5.1.4 弯沉试验
在施工段范围内,正式水稳层施工一周后,由交通部四航局科研所进行了30个点的弯沉试验,结果弯沉值为0.16mm~0.80mm(平均0.41mm),均小于设计弯沉值0.9mm,完全满足设计要求。
5.2 效果评价
从上述效果检验分析可见,灌浆施工范围内的杂填土层空隙得到有效充填,淤泥或淤泥质土受到充填、挤密和置换,粉、细砂层得到有效充填和压密,由松砂变为密砂。这三种土体经灌浆后,不同程度地得到加固,承载力明显提高,达到了控制沉降目的。
6 结语
6.1 灌浆技术加固软路基,在技术上是可行的,在施工质量和处理效果上是好的,对其承载力和稳定性将得到较大的提高;
6.2 灌浆技术的关键是灌浆压力的选择和控制、浆材配比和灌浆工艺;
6.3 灌浆参数的选择是一个复杂的问题,只有通过现场试验才能切实地确定;
6.4 在城市道路软基加固处理方面,选择灌浆方法比其他诸如碎石桩、大开挖换填等处理方法,不但技术上可行、经济上合理、工期上缩短,而且极大地减少了环境污染问题。