高速公路常見病害處理
2011-07-21 來源：
一、概述
國內(nèi)修建高速公路起步較晚，修建高速公路的水平、經(jīng)驗有限，在修建和設計時難免存在不足，在已通車的或正在建設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)量或正常運營，有些嚴重病害，直接威脅著高速公路運行車輛的安全，造成一些不必要的損失，同時也給日常養(yǎng)護、維修工作帶來許多麻煩。到目前為止，對于高速公路路面、路基、通道、橋梁等病害的處理方法并不多，多數(shù)是沿襲低等級公路的養(yǎng)護經(jīng)驗、設備、方法，這些無法滿足高速公路的要求，因而，怎樣快速、安全、經(jīng)濟、且不影響正常運行的處理病害的科學方法和研究是高速公路建設、管理、養(yǎng)護的重大難題，也是迫在眉捷需要解決的問題。在全國范圍內(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裂、下沉、脫空、錯臺、路基的下沉、變形及通道、橋頭的沉降等。這些病害如不及時處理就會進一步惡化，并形成惡性循環(huán)。例如我省已建成通車的高速公路路面裂縫、沉陷極為嚴重，最大沉陷量達十幾厘米；甚至部分砼路面多處開裂、沉陷，局部路面脫寬。其它路段也存在類似病害。有關部門曾采用傳統(tǒng)的開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、通道臺背開挖后重新?lián)Q料回填，有的臺背并在淺層采用水泥混凝土回填，但病害仍繼續(xù)發(fā)展。為此應用注漿（注漿法）加固處理公路路面（路基）、機場道面、地基病害，從而為病害處理創(chuàng)出一條行之有效的科學方法。
注漿法是指利用液壓、氣壓和電化學原理，通過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?；驇r石裂隙中的水份和空氣后占據(jù)其位置，經(jīng)人工控制一定時間后，漿液將原來松散的土粒或裂隙膠結(jié)成一個整體，形成一個結(jié)構(gòu)新、強度大、防水性能好和化學穩(wěn)定性好的“結(jié)石體”。
注漿法處理地基的設計方法已趨于成熟，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。對于公路路基注漿加固與一般地基加固又有所不同，對于高速公路路堤、橋頭、通道臺背多為高填方法地段，在路基兩側(cè)均有較高的臨空面，因而對于設計、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計經(jīng)驗，設計方法總結(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，對于病害路段進行鉆孔取樣、地質(zhì)勘探等檢測，分析發(fā)生病害的原因及病害的主要類型，從而進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)濟性。
從省內(nèi)已通車的幾條高速公路發(fā)生病害的情況來看，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、通道臺背下沉、錯臺；
④、路基土中有空洞、洞穴。
高速公路病害路段進行鉆孔取樣、地質(zhì)雷達勘測、高密度電法等檢測方法綜合分析認為造成路基、路面發(fā)生病害的原因歸納為以下幾點：
（1）路基壓實度小；（2）填土本身含水量大；（3）行車荷載的作用；（4）路面整體強度低；（5）地表空洞、洞穴處理不徹底。
1、加固設計的方法
①、設計內(nèi)容
注漿加固公路路基病害的設計內(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）注漿量計算。
2、設計步驟
（1）柔性路面路基加固設計；（2）加固深度設計；（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）編制預算；（8）剛性路面路基加固、路面抬升設計。
三、橋頭、通道臺背加固設計
橋頭、通道臺背發(fā)生路基下沉、裂縫等病害一般均由于填土疏松所致，有時伴有大范圍的路面脫空，不同之處在于漿液的組成設計和孔位布置、注漿壓力等，分別敘述如下：
①漿液配合比設計
用于填充土體空隙的漿液強度要求并不嚴格，要求流動性稍大，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
在橋頭布設注漿孔時注漿半徑應小一點，取0.5—0.75米范圍，采取定量注漿法，即：對每一注漿孔達到一定量后停止注漿，這樣可以防止因橋頭填土過于疏松造成漿體損失過多。若橋頭錐坡砌好之后，注漿半徑可稍大一點，半徑可取為0.75—1.0米，因此布設橋頭注漿孔時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?？孜徊贾每梢允敲坊ㄐ位蛘呤蔷匦?，一般多采取梅花形孔位。施工流程—單管注漿—孔位布置—鉆機定位—成孔—鉆桿提出—插入注漿管—封孔—停止注漿—封閉注漿管。
通道臺背注漿半徑一般為1.0—1.5米，靠近臺背的第一排注漿孔孔距取小值，距離臺背稍遠時半徑可增至2.0—4.0米.
③注漿壓力
橋頭注漿時壓力不能過高，一般為0.1Mpa左右，通道臺背壓力可稍高一點，一般可達0.1—0.3Mpa。
四、砂礫路基加固設計
砂礫石填筑的路基一般壓實度比較均勻，路基下沉、變形也較為均勻，水穩(wěn)性好，在砂礫中細集料含量高時空隙則少，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漿液組成設計
砂礫石填筑路堤空隙較小，要求漿液的流動較大，濃度小，水灰比相應可大一些，這樣便于漿液在一定壓力作用下達到一定的擴散半徑，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高，應保證漿液與砂礫結(jié)合后砂礫石應具有一定的整體強度，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)注漿時可適當加入速凝劑防止邊坡跑漿。
②注漿半徑及壓力確定
對于流動度較大的漿液在較小壓力作用下擴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，多采用泥漿護壁法或注漿管直接擊入，因此設計時注漿壓力、注漿半徑值可較普通填土路基稍大，注漿壓力可達0.1—0.4Mpa，注漿半徑可達2.0米，這樣注漿孔數(shù)可少。
注漿孔布設時注漿半徑可達2.0—3.0米，與其它路基相似，在路基邊緣應適當增加注漿孔。
（5）空洞、洞穴處理加固設計
在路堤填土以下暗埋有空洞、較大洞穴時，在加固路基之前首先應對空洞、洞穴進行填充處理，填料應達到一定的密實度，路基注漿加固設計方法與上述同類型方法相同，這里僅補充路堤下空洞、洞穴處理的設計方法：
①填充材料的選擇
查明確實存在較大的空洞、洞穴時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、形狀難以準確確定，僅依賴混合料自重作用下天然堆積填充密實，可采用振動方式使其達到密實，然后采取注漿法進行加固處理，使其達到穩(wěn)定狀態(tài)。
對于空洞、洞穴中填料的注漿加固不同于路基填土的加固設計，它的密度相對較小，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一步惡化
