公路工程地質(zhì)災害灌漿技術(shù)的應(yīng)用論文
摘要:灌漿技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用可以有效的起到控制沉降、提高承載力的作用。本文結(jié)合具體的公路工程實例,簡要分析該工程的地質(zhì)災害情況,并在此基礎(chǔ)上闡述灌漿技術(shù)在該公路地質(zhì)災害處治中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:灌漿技術(shù);公路工程;地質(zhì)災害處治
S316里崇線崇仁境內(nèi)孤嶺至巴山段起于崇仁與宜黃交接處孤嶺K63+960處,止于崇仁縣巴山鎮(zhèn)撫八線交叉口K85+331處,為南北向分布,全長21.371km。其中K63+960~K64+900段(孤嶺)路線地質(zhì)情況較差,縱坡陡,兩側(cè)為深溝或陡山,地質(zhì)災害時有發(fā)生。特別是K64+858~+895路段路基每年在雨季期,路基就會整體下沉,并向路基右側(cè)滑坡,原地表層出現(xiàn)明顯裂縫,寬度0.5~3cm,且有繼續(xù)發(fā)展趨勢;路基滑移后靠山體側(cè)的排水系統(tǒng)被拉裂,紊亂不暢,雨水下滲,致使路基土層長期浸泡發(fā)軟,病害日益加劇。為此,需要徹底解決此路段路基下沉滑移的路基病害。
1地質(zhì)分析
該地區(qū)位于鷹潭—安遠深斷裂帶上,呈北東向展布,受該斷裂帶控制,該地屬華南褶皺系之東北系,經(jīng)歷構(gòu)造運動、巖漿活動、變質(zhì)作用,具有構(gòu)造發(fā)展的多階段性和空間上的不平衡性。由于斷裂及構(gòu)造作用影響,工程區(qū)巖體風化不均勻,巖體較破碎。地質(zhì)勘探布置鉆孔7個,完成總進尺233.7m。從地形地貌、地層、地質(zhì)構(gòu)造、地下水、地震效應(yīng)多角度對此路段的路堤下沉路基進行穩(wěn)定性分析。通過對該路基下沉路段的地質(zhì)勘探,該滑坡的形成與地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及地震等因素密不可分,分述如下。
1.1內(nèi)因分析
(1)地形因素。滑坡所處山體為長條狀的山脊,滑坡區(qū)東南山體較高,最高約266.0m,西北山體較低,高程最低約180.0m,呈東南向西北降低的趨勢,地形變化較大,坡體前緣臨空,地形條件不利于坡體穩(wěn)定。(2)物質(zhì)及結(jié)構(gòu)因素;聟^(qū)地層巖性主要為凝灰?guī)r,巖體破碎嚴重,巖體風化不均勻,物理力學性質(zhì)較差;風化層位向臨空向傾斜,不利于坡體穩(wěn)定。
1.2外因分析
(1)降水影響。由于此項工作出于山區(qū),山區(qū)的降水量比較大,而且降雨的周期也比較多,降水引起了雨水的滲透,增加了巖土的重量,在一定程度上降低了巖土的抗剪強度指標。在長期重力和風化作用下,隨著變形的發(fā)展,坡體容易變松動。(2)人為因素。公路從滑坡區(qū)邊側(cè)通過,在施工過程中爆破震動及運行時重型車輛通過產(chǎn)生的震動均會對當?shù)丨h(huán)境造成一定的影響;前沿坡體人工開挖成陡坡腳,致使山體斜坡原有的應(yīng)力平衡發(fā)生改變,這樣就更容易發(fā)生滑坡。結(jié)合滑坡地面變形特征,宏觀判定該滑坡目前處于欠穩(wěn)定階段,在持續(xù)不利荷載的作用下,隨著變形的發(fā)展和加劇,將可能發(fā)生局部下滑失穩(wěn),危及公路安全。根據(jù)斜坡的變形特征及形態(tài)預測其變形破壞機制為蠕滑—拉裂。
2處理方案
參考河海大學黎冰等在2005年發(fā)表的《車輛荷載的影響深度及其影響因素的研究》一文中所述在不超載的情況下車輛荷載作用深度約6.0m的結(jié)論。根據(jù)地質(zhì)報告,考慮工程造價的情況,對路基下沉路段向下挖除5m路基土體,然后進行灌漿處理,再分層壓實回填好土,在路肩范圍外設(shè)置2m高護肩墻,具體如下。
2.1灌漿方案
(1)壓力注漿管及樁長。根據(jù)地質(zhì)勘探報告,確定灌漿管間距及樁長,灌漿管徑采用91mm,間距采用1.5m梅花樁布設(shè),其中臨空面路肩范圍內(nèi)設(shè)3排鍍鋅鋼管,灌漿后封堵埋入土體,鋼管應(yīng)埋入強風化巖層3m以下。路肩范圍外加設(shè)2排普通注漿管,發(fā)軟路基內(nèi)設(shè)置普通注漿管,注漿管在注漿后拔管、封孔,樁長根據(jù)地質(zhì)報告的巖層分界線進行確定,樁底以到達強風化巖層1m以下為準,實際施工過程中根據(jù)現(xiàn)場情況進行成孔注漿。共設(shè)置鍍鋅鋼管注漿孔75根,長度為1950m,其他注漿孔495根,長度9950m。(2)注漿量計算Q=Vnm(1+L)=(371625)0.330.75(1+0.1)=4029.3(m3)式中,V—加固區(qū)總體積;n—為土體孔隙率,取值33%;m—為孔隙充填系數(shù),取值0.75;L—為漿液損耗系數(shù),取值10%。在實際實施過程中,通過進一步對加固土體進行土工試驗,測定土的孔隙率及充填系數(shù),對注漿量進行精確計算。(3)褥墊層及盲溝。在注漿孔頂面設(shè)置一道縱向盲溝,一道橫向盲溝,縱向盲溝設(shè)置在山體內(nèi)側(cè),橫向盲溝設(shè)置在滑坡體路段的中間部位,縱、橫向盲溝連通,橫向設(shè)置向山體外側(cè)傾斜的2%的橫坡利于盲溝排水;盲溝深度和寬度均為60cm,盲溝頂面全斷面設(shè)置30cm厚碎石褥墊層。
2.2灌漿施工工藝
(1)灌漿孔布置。采用梅花樁布孔,注漿孔間距為1.5m。(2)灌漿范圍。路基沉陷范圍,為確保邊坡穩(wěn)定,在臨空面(路右側(cè))路肩范圍內(nèi)設(shè)3排鍍鋅鋼管。路基右外側(cè)再加鋪2排普通注漿管。(3)灌漿深度。鍍鋅鋼管嵌入強風化巖層3m以下,其余樁底以到達強風化巖層1m以下。(4)漿液配制。水泥漿成分為水泥和水,配比采用1:1,水泥宜采用普通硅酸鹽水泥,強度等級為32.5級。(5)施工順序。成樁施工的順序,由臨空面向山體側(cè)施作。(6)灌漿壓力。注漿壓力不宜太大,一般注漿時宜從臨坡面外緣向內(nèi)開始二次注漿,以灌漿法為主、以小壓力試壓(0.2~0.3MPa),注漿壓力大小應(yīng)根據(jù)土的滲透性以及深度來調(diào)節(jié),控制在0.3~0.5MPa,滲透性大、深度小的土體壓力取小值,滲透性小、深度大的土體壓力取大值(7)灌漿速度。注漿的速度需要進行控制,控制主要是通過壓力來進行,正常情況時在,一般應(yīng)在漿液膠凝時間以前,注完需要的一次注入量為原則。漿液凝膠時間要求根據(jù)土體滲透性來定,一般控制在0.001~0.003m3/min之間。(8)灌漿施工。用取芯機成孔、人工打管、高壓沖洗管、試水、注漿、拔管、封孔、檢測。(9)壓漿檢測。選取代表性鉆孔進行注漿前后注水試驗檢查對比,觀測注漿前后單位長度吸水量變化情況,一般注漿后單位長度吸水量降低95%~99%,證明注漿明顯。對檢查孔鉆探取芯,各注漿段檢查孔的抽取按孔數(shù)的5%確定,分別取于全段始、中、末段,檢驗芯樣,測定無側(cè)限抗壓強度,檢測結(jié)果應(yīng)滿足路基強度要求。
3結(jié)論
由于灌漿技術(shù)在公路工程中的特殊性,能在高邊坡防護、山體滑坡、隧道開裂等施工中被廣泛的使用,能有效的進行地基和樁基加固、路基沉降等地質(zhì)災害防治,效果十分明顯。但在實際的施工過程中,根據(jù)不同的情況,需要進行具體分析。施工過程中必須依據(jù)介質(zhì)中的可灌性變化趨勢,適時調(diào)控注漿壓力、漿液濃度、灌漿節(jié)奏等工藝條件,只有這樣,才能有效的將漿液送到裂縫的范圍中,從而達到預期的效果。本文結(jié)合實際,探討了灌漿技術(shù)在公路工程地質(zhì)災害處治中的應(yīng)用,并經(jīng)過一年多的觀察論證,并沒有發(fā)現(xiàn)路基變形、下沉的現(xiàn)象發(fā)生,說明方案是可行的,基本達到了前期的目的和效果,希望給同行業(yè)工程以借鑒。
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