关于某高速公路扩建工程旧路病害处理

发表时间:2021/7/19   来源:《基层建设》2021年第9期   作者:陈志铖
[导读] 摘要:随着当前公路工程设施的发展速度进一步加快,旧路改造的工作显得越发重要。
        广东华路交通科技有限公司
        摘要:随着当前公路工程设施的发展速度进一步加快,旧路改造的工作显得越发重要。从当前的角度进行分析,我国正在公路施工建设发展的重要阶段,在这个时候一定要注意解决好旧路改造过程中出现的问题,本文主要针对旧路扩建的问题进行分析,讨论路段改造过程中的技术措施。
        关键词:旧路;扩建;常见问题;施工技术
        一、工程概况
        某某公路是广东省公路运输网的重要组成公路,早期设计为双向四车道,后因交通量的增长而于2009年6月开始扩建工程,将原双向四车道扩建为双向八车道,设计方案中路基加宽主要采用两侧直接拼接加宽方式,在旧路堤两侧各直接加宽8.25m新路堤。扩建工程于2012年10月完成通车。扩建完成通车后,公路养护中心和路政部门在日常巡逻中发现,某某在K21+022.7至K31+200间的多处旧路路面出现纵向裂缝、下沉、翻浆等病害,不利于车辆舒适安全行驶。而K27+300~K27+400段路面积水现象严重,大雨天气严重影响行车安全。
        二、旧路路面病害查
        某某公路扩建工程完工通车以来,在某某公路养护中心和路政部门日常的养护巡逻中发现的路面病害主要集中于K21+022.7至K31+200之间路段,病害大多位于旧路靠近中央分隔带的第一二车道,路面病害类型主要包括纵向裂缝、局部沉降、网裂、龟裂等类型。路面病害的汇总见表1。表中右幅为广州到三水所行车道。
        表1某某公路扩建工程工后路面病害严重路段汇总
        与一般认识中公路扩建工后病害主要出现在新旧道路搭接位置不同,某某公路扩建后的病害主要出现在旧路路面。在旧路路面出现了较为明显的纵向裂缝,如图1所示。在K21+022.7至K31+200间路段这样的纵向裂缝分布较为广泛。
 
        (a)                         (b)
        图1位于道路右幅的路面纵向裂缝                      图2对路面铣刨之后的裂缝                          图3探测纵缝的深度
        在道路扩建完成后由于局部路段发生较为严重的病害,在进行局部处治时,曾对路面进行过铣刨,之后发现路表以下的开裂更为严重,如图2所示,裂缝最宽处甚至超过10cm。在现场观测时用钢筋对裂缝的深度进行探测,如图3所示,探测结果显示裂缝深接近120cm,且深处的裂缝比道路表面的裂缝更宽,说明产生裂缝的原因并非来自路面而是来自路基。
        某某旧路在运营期间,养护及时,一直采取各种措施处治路面病害,对裂缝进行修补,更换破碎、断裂板等。但扩建工程竣工通车后,K21+022.7至K31+200之间路段发生了较为严重的路面病害,纵向开裂尤为严重。
        三、旧路地基加强方案建议
        对发生病害的旧路路面进行修复虽然可迅速的改善病害路段的服务性能,但病害发生主要是由于旧路地基强度不足所造成,只对路面进行处理并未能从根本上解决问题。因此只进行路面处理虽然在短期内可满足交能需求,但并未能从根本上解决问题,长此以往,道路病害还是会再次发生。要从根本上解决问题,只能对旧路地基进行加强。
        由于道路已通车运营,要对旧路地基进行加强,较适宜选取注浆加固方法,此外在高速公路上进行地基处理施工工作面狭窄,通常需要采用轻巧灵便的施工设备,同时符合以上两个要求的只有高压旋喷桩和袖阀管注浆这两种方法。而高压旋喷桩施工扰动大、处理废浆难度较大,因此袖阀管注浆成为首选。
        广东省不少高速公路部分软基路段在运营初期由于稳定性差等原因出现开裂,部分高速公路采用袖阀管加固处理取得了较好的效果,如京珠国道主干线广州(新洲)至番禺(坦尾)段高速公路在通车后4个月即在十一标K22+945~K23+010段左侧路面出现两条裂缝,裂缝呈纵向延伸,其中一条距离中央分隔带距离约为5.0m,长度约50m,另一条在中央分隔带左侧路缘石附近经过专家研究讨论,最终采用路基右侧边坡和坡脚处采用袖阀管注浆加固处理方法。处理后软土的性质及承载力有明显提高,侧向位移收敛交快,裂缝没再出现。由此可见,处理通车后的高速公路软基,使用袖阀管可取得较好的成果,因此建议采用袖阀管注浆法对某某旧路地基进行加固处理。
        (一)袖阀管注浆法简介
        袖阀管注浆工法是由法国Soletance灌浆公司首创的一种注浆工法,因此该工法也称索列坦休斯工法。由于该工法灌浆效果好,因此在国外被广泛采用。针对淤泥质土等软弱地层,该工法是目前国内外公认的最可靠的注浆方法,著名的英吉利海峡隧道,英法日意等国及台湾、香港的地铁工程均采用该注浆方法。在中国大陆,该工法首先由上海隧道股份有限公司引入,并先后在上海地铁、广州地铁、深圳地铁以及其他注浆工程中推广应用,均取得了良好的注浆效果,产生了巨大的社会和经济效益。
        袖阀管注浆工法是在浆液经过注浆泵加压后,通过连通管进入注浆管,聚集到袖阀管注浆管段,然后通过钻有直径为6mm的泄浆孔的PVC管(即袖阀管),在内压力的作用下,将包裹在PVC外的橡胶圈胀开套壳料挤碎。当压力逐渐增大到一定程度,被加压的浆液就会沿着地层结构产生充填、渗透、压密、劈裂流动,此时由于供浆量小于进入量,压力会自动回复到平衡状态,后续的浆液在压力作用下,使得劈裂裂缝不断向外延伸,浆液在土体中形成固结体,从而达到增加地层强度,降低地层渗透性的目的。逐次提升或降低注浆内管即可实现分段注浆,袖阀管及其注浆原理如图4及图4所示。
 
        图5袖阀管注浆原理示意
 
        袖阀管注浆法适用范围较广,不仅适用于各类砂土,而且也可用作处理淤泥性黏土、粉质黏土、黏土和一般填土层,能够有效地控制沉降。
        (二)袖阀管注浆法的优点
        作为较新的注浆方法,袖阀管注浆法具有以下几个优点:
        1、灌浆过程具有可控性。具有上下两个止浆塞形成止浆系统,能将浆液限定在注浆区域的任一段范围内进行注浆,达到分段注浆的目的;
        2、止浆系统在光滑的袖阀管内可自由移动,可根据需要在注浆区域内某一段反复注浆;
        3、根据地层特点,可在一根注浆管内采用不同的注浆材料,选用不同的注浆压力进行注浆施工。
        4、适用范围较广,既适于渗透性较好的土层,又适地渗透性较差的土层;
        5、由于骨架效应的存在,浆脉在土体中形成了复合结构,更由于袖阀管在土体中的存在,使这种复合结构犹如加筋土一般,效果更加明显;
        6、在场地狭窄净空高度小的情况下仍可进行作业,
        (三)建议采用的袖阀管处治方案
        建议某某公路旧路病害处治采用以下管布置方案对旧路地基进行加固。在旧路两条车道设置4排注浆管注浆孔间距为1.5m,水平面投影呈梅花形布置,如图6所示。注浆压力控制在1~2MPa,水灰比0.8,注浆材料建议选用42.5级普通硅酸盐水泥和水玻璃,水灰比可取1:1,水玻璃参量为3%。袖阀管套壳料可用粘土水泥浆,建议采用的套壳料配合比为水泥:粘土:水=1:1.5:1.88。同时根据地质资料,袖阀管处理深度宜介于10~15m为宜。
 
        图6建议的注浆孔布置形式
        为保障安全应在施工期及工后对处治路段进行监测。监测项目包括侧向位移、裂缝宽度、表面沉降、孔压等。施工期间,每天观测至少1次,注浆后一周内每天观测一次,一月内每周观测一次,半年内每月观测一次。
        4.2.4袖阀管施工工序
        注浆工艺施工流程分为测量放线、成孔、浇注套壳料、下放袖阀管、固管止浆、注浆6个步骤,下面对各步有详细说明。图7以流程图的形式展示了袖阀管的施工工序。
        1)测量放线:为了保证浆液影响半径的相互搭接,严格按设计进行孔位布设,孔位允许偏差为孔距的10%。
        2成孔:在不良地质体实际位置、范围等详细情况还不清楚的情况下,还需在钻孔前利用布置好的注资孔对地质体进行勘察。钻孔施工采用φ90~110mm钻头泥浆护壁钻进,从中心向外渐次推进。钻孔的垂直度偏差不宜大于1.5%。
        3)浇注套壳料:在注浆范围内要浇注套壳料以防止袖阀注浆管在注浆过程中变形、变位或损坏,并能保证水泥浆通过。要求套壳料收缩性小,脆性较高,早期强度高。套壳料浇注方法:将钻杆下到孔底,用泥浆将拌好的套壳料经钻杆注入孔内,直至注浆段高度以上0.2m处为止。
 
        图7注浆工艺流程图
        4)下放袖阀管:袖阀管分花管与实管两部分,根据注浆段高配备花管,下管时管内灌入清水克服浮力,使花管下至孔底,占据注浆段(对淤泥质土体要超出顶、底办各0.20m),地质体顶界以上至地面为实管,实管要高出地面一定高度,尽量使袖阀管直居于孔中心。
        5)固管止浆:在袖阀管与孔壁之间的空隙中下入1/2钢管至套壳料顶面(待加固地质体顶界位置),从1/2钢管中注入配置好的浆液直至孔口返出,孔口浆面下沉后应多次回灌,保证固管止浆效果。
        6)注浆:根据成孔的先后顺序,待套壳料具有一定强度后(一般为3天),将4分带双塞的注浆钢管从袖阀管中下到注浆位置,自下而上分段注浆,分段长1.0~2.0m。
        对注浆速度,在处理体底部和顶部时注浆速度以15~20L/min为佳,其他位置宜以20~30L/min。注浆量根据搅拌桶的容积、压力确定。
        对注浆次数,由于袖阀管注浆一次性注浆难以均匀,所以施工时,一般应分2~4次进行,具体次数应根据不同的地质情况而定。终灌标准:保证地面不产生裂缝和隆起,在0.6~0.8MPa的注浆压力下,泵量<1~2L/min,稳压15min。
        分次注浆,确保吸浆量不少于200kg/m。施工中若出现冒浆或串浆、路面发生拱起或其他异变现象时应立刻停止注浆并相应增加循环注浆次数。
        结束语
        旧路改造的重要性不言而喻,在施工的时候,一定要注意新建道路的复杂性和多变性,在旧道路改造的过程中,一定要把旧路原有的质量缺陷彻底清除掉,并且把质量隐患消除掉,只有这样才能保证整个道路结构具有一定的完整性,确保旧路改造之后能够符合居民生活的要求。
        参考文献
        [1]陈革军,肖霄.探讨道路工程的改造阴.中国新技术新产品,2012,(01):176-177.
        [2]赵淑芳.浅谈市政道路旧路改造工程的施工质量控制[J].江西建材, 2015,05:168+171.
        [3]刘宾.市政道路旧路改造的施工质量控制措施分析[J].江西建材,2016, 06:233-234.
 
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