高速公路常見(jiàn)病害處理
2011-07-21 來(lái)源：
一、概述
國(guó)內(nèi)修建高速公路起步較晚，修建高速公路的水平、經(jīng)驗(yàn)有限，在修建和設(shè)計(jì)時(shí)難免存在不足，在已通車(chē)的或正在建設(shè)中的高速公路上由于各種因素的影響，大多數(shù)或多或少都存在著病害，它直接影響著高速公路的質(zhì)量或正常運(yùn)營(yíng)，有些嚴(yán)重病害，直接威脅著高速公路運(yùn)行車(chē)輛的安全，造成一些不必要的損失，同時(shí)也給日常養(yǎng)護(hù)、維修工作帶來(lái)許多麻煩。到目前為止，對(duì)于高速公路路面、路基、通道、橋梁等病害的處理方法并不多，多數(shù)是沿襲低等級(jí)公路的養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn)、設(shè)備、方法，這些無(wú)法滿足高速公路的要求，因而，怎樣快速、安全、經(jīng)濟(jì)、且不影響正常運(yùn)行的處理病害的科學(xué)方法和研究是高速公路建設(shè)、管理、養(yǎng)護(hù)的重大難題，也是迫在眉捷需要解決的問(wèn)題。在全國(guó)范圍內(nèi)各省、自治區(qū)的高速公路不同程度地均存在著不同類型的病害，其類型大體分為路面開(kāi)裂、下沉、脫空、錯(cuò)臺(tái)、路基的下沉、變形及通道、橋頭的沉降等。這些病害如不及時(shí)處理就會(huì)進(jìn)一步惡化，并形成惡性循環(huán)。例如我省已建成通車(chē)的高速公路路面裂縫、沉陷極為嚴(yán)重，最大沉陷量達(dá)十幾厘米；甚至部分砼路面多處開(kāi)裂、沉陷，局部路面脫寬。其它路段也存在類似病害。有關(guān)部門(mén)曾采用傳統(tǒng)的開(kāi)挖換料回填方法處理后再重新鋪筑路面，或采用即沉即鋪法等處理，由于沒(méi)有從根本上徹底消除隱患，其效果不甚明顯，處理后病害繼續(xù)發(fā)展、惡化。橋頭、通道臺(tái)背開(kāi)挖后重新?lián)Q料回填，有的臺(tái)背并在淺層采用水泥混凝土回填，但病害仍繼續(xù)發(fā)展。為此應(yīng)用注漿（注漿法）加固處理公路路面（路基）、機(jī)場(chǎng)道面、地基病害，從而為病害處理創(chuàng)出一條行之有效的科學(xué)方法。
注漿法是指利用液壓、氣壓和電化學(xué)原理，通過(guò)注漿管將漿液均勻地注入地層中，漿液以填充、滲透、擠密等方式，擠出土體顆粒或巖石裂隙中的水份和空氣后占據(jù)其位置，經(jīng)人工控制一定時(shí)間后，漿液將原來(lái)松散的土?；蛄严赌z結(jié)成一個(gè)整體，形成一個(gè)結(jié)構(gòu)新、強(qiáng)度大、防水性能好和化學(xué)穩(wěn)定性好的“結(jié)石體”。
注漿法處理地基的設(shè)計(jì)方法已趨于成熟，因注漿漿液種類、加固目的不同也有許多不同的方法，但基本步驟大致相同。對(duì)于公路路基注漿加固與一般地基加固又有所不同，對(duì)于高速公路路堤、橋頭、通道臺(tái)背多為高填方法地段，在路基兩側(cè)均有較高的臨空面，因而對(duì)于設(shè)計(jì)、施工又有著其特殊性，依據(jù)我省幾條高速公路上注漿加固的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)方法總結(jié)如下。
二、病害類型的劃分
根據(jù)路基、路面發(fā)生裂縫、脫空、沉陷的現(xiàn)象，對(duì)于病害路段進(jìn)行鉆孔取樣、地質(zhì)勘探等檢測(cè)，分析發(fā)生病害的原因及病害的主要類型，從而進(jìn)一步明確注漿加固的原則，綜合分析注漿法處理的可行性、可靠性、穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性。
從省內(nèi)已通車(chē)的幾條高速公路發(fā)生病害的情況來(lái)看，病害的類型主要分為以下幾類：
①、路基沉陷；
②、路面裂縫、脫空；
③、橋頭、通道臺(tái)背下沉、錯(cuò)臺(tái)；
④、路基土中有空洞、洞穴。
高速公路病害路段進(jìn)行鉆孔取樣、地質(zhì)雷達(dá)勘測(cè)、高密度電法等檢測(cè)方法綜合分析認(rèn)為造成路基、路面發(fā)生病害的原因歸納為以下幾點(diǎn)：
（1）路基壓實(shí)度小；（2）填土本身含水量大；（3）行車(chē)荷載的作用；（4）路面整體強(qiáng)度低；（5）地表空洞、洞穴處理不徹底。
1、加固設(shè)計(jì)的方法
①、設(shè)計(jì)內(nèi)容
注漿加固公路路基病害的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括材料的選擇、配合比例的確定、注漿量的估算、孔位布置形式及深度、注漿方法、注漿壓力以及質(zhì)量控制措施和檢測(cè)方法的選擇。
（1）注漿材料及配合比；（2）注漿參數(shù)；（3）注漿量計(jì)算。
2、設(shè)計(jì)步驟
（1）柔性路面路基加固設(shè)計(jì)；（2）加固深度設(shè)計(jì)；（3）加固半徑的確定；（4）注漿壓力；（5）注漿孔位的布置；（6）材料的調(diào)查；（7）編制預(yù)算；（8）剛性路面路基加固、路面抬升設(shè)計(jì)。
三、橋頭、通道臺(tái)背加固設(shè)計(jì)
橋頭、通道臺(tái)背發(fā)生路基下沉、裂縫等病害一般均由于填土疏松所致，有時(shí)伴有大范圍的路面脫空，不同之處在于漿液的組成設(shè)計(jì)和孔位布置、注漿壓力等，分別敘述如下：
①漿液配合比設(shè)計(jì)
用于填充土體空隙的漿液強(qiáng)度要求并不嚴(yán)格，要求流動(dòng)性稍大，析水率小，漿體中粉煤灰含量可多一些，水泥:粉煤灰=1:1，在實(shí)踐中我們多用的比例為：水泥:粉煤灰=1:1，水料比可為1.0左右。
②孔位布置
在橋頭布設(shè)注漿孔時(shí)注漿半徑應(yīng)小一點(diǎn)，取0.5—0.75米范圍，采取定量注漿法，即：對(duì)每一注漿孔達(dá)到一定量后停止注漿，這樣可以防止因橋頭填土過(guò)于疏松造成漿體損失過(guò)多。若橋頭錐坡砌好之后，注漿半徑可稍大一點(diǎn)，半徑可取為0.75—1.0米，因此布設(shè)橋頭注漿孔時(shí)越靠近橋頭孔距越小，隨著距橋頭距離的增加孔距也可增大。孔位布置可以是梅花形或者是矩形，一般多采取梅花形孔位。施工流程—單管注漿—孔位布置—鉆機(jī)定位—成孔—鉆桿提出—插入注漿管—封孔—停止注漿—封閉注漿管。
通道臺(tái)背注漿半徑一般為1.0—1.5米，靠近臺(tái)背的第一排注漿孔孔距取小值，距離臺(tái)背稍遠(yuǎn)時(shí)半徑可增至2.0—4.0米.
③注漿壓力
橋頭注漿時(shí)壓力不能過(guò)高，一般為0.1Mpa左右，通道臺(tái)背壓力可稍高一點(diǎn)，一般可達(dá)0.1—0.3Mpa。
四、砂礫路基加固設(shè)計(jì)
砂礫石填筑的路基一般壓實(shí)度比較均勻，路基下沉、變形也較為均勻，水穩(wěn)性好，在砂礫中細(xì)集料含量高時(shí)空隙則少，也很難產(chǎn)生路面脫空現(xiàn)象。不同之處在于漿液性能和注漿半徑稍有差異，分別介紹如下：
①漿液組成設(shè)計(jì)
砂礫石填筑路堤空隙較小，要求漿液的流動(dòng)較大，濃度小，水灰比相應(yīng)可大一些，這樣便于漿液在一定壓力作用下達(dá)到一定的擴(kuò)散半徑，既使析水率高也不影響路基的穩(wěn)定性。漿液原材料中粉煤灰含量也不能過(guò)高，應(yīng)保證漿液與砂礫結(jié)合后砂礫石應(yīng)具有一定的整體強(qiáng)度，通?？刹扇∫韵屡浜媳龋核媳葹?.0—1.2，水泥與粉煤灰之比在1—2之間，路基兩側(cè)注漿時(shí)可適當(dāng)加入速凝劑防止邊坡跑漿。
②注漿半徑及壓力確定
對(duì)于流動(dòng)度較大的漿液在較小壓力作用下擴(kuò)散半徑也是比較大的，砂礫石填筑的路基注漿孔成孔具有一定難度，多采用泥漿護(hù)壁法或注漿管直接擊入，因此設(shè)計(jì)時(shí)注漿壓力、注漿半徑值可較普通填土路基稍大，注漿壓力可達(dá)0.1—0.4Mpa，注漿半徑可達(dá)2.0米，這樣注漿孔數(shù)可少。
注漿孔布設(shè)時(shí)注漿半徑可達(dá)2.0—3.0米，與其它路基相似，在路基邊緣應(yīng)適當(dāng)增加注漿孔。
（5）空洞、洞穴處理加固設(shè)計(jì)
在路堤填土以下暗埋有空洞、較大洞穴時(shí)，在加固路基之前首先應(yīng)對(duì)空洞、洞穴進(jìn)行填充處理，填料應(yīng)達(dá)到一定的密實(shí)度，路基注漿加固設(shè)計(jì)方法與上述同類型方法相同，這里僅補(bǔ)充路堤下空洞、洞穴處理的設(shè)計(jì)方法：
①填充材料的選擇
查明確實(shí)存在較大的空洞、洞穴時(shí)可用粗砂或天然砂礫與水泥或生石灰粉混合填充其中的空隙，水泥或石灰與粗砂、天然砂礫按一定比例拌勻后通過(guò)鉆孔填充于空洞、洞穴之中，水泥比例為砂礫的5—8%，石灰比例為8—10%。
②填充方式
③空洞、洞穴屬于隱藏工程，其大小、形狀難以準(zhǔn)確確定，僅依賴混合料自重作用下天然堆積填充密實(shí)，可采用振動(dòng)方式使其達(dá)到密實(shí)，然后采取注漿法進(jìn)行加固處理，使其達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
對(duì)于空洞、洞穴中填料的注漿加固不同于路基填土的加固設(shè)計(jì)，它的密度相對(duì)較小，甚至仍存在未填滿的大空隙，因而注漿用的漿液水灰比要小、濃度要大，漿液僅起到填充空隙的作用。對(duì)于黃土地區(qū)，要求漿液水灰比小，另一作用是防止黃土的濕陷而形成新的空洞，也可防止因水的加入而引起路基病害的進(jìn)一步惡化
