高速公路常见病害处理
2011-07-21 来源：
一、概述
国内修建高速公路起步较晚，修建高速公路的水平、经验有限，在修建和设计时难免存在不足，在已通车的或正在建设中的高速公路上由于各种因素的影响，大多数或多或少都存在着病害，它直接影响着高速公路的质量或正常运营，有些严重病害，直接威胁着高速公路运行车辆的安全，造成一些不必要的损失，同时也给日常养护、维修工作带来许多麻烦。到目前为止，对于高速公路路面、路基、通道、桥梁等病害的处理方法并不多，多数是沿袭低等级公路的养护经验、设备、方法，这些无法满足高速公路的要求，因而，怎样快速、安全、经济、且不影响正常运行的处理病害的科学方法和研究是高速公路建设、管理、养护的重大难题，也是迫在眉捷需要解决的问题。在全国范围内各省、自治区的高速公路不同程度地均存在着不同类型的病害，其类型大体分为路面开裂、下沉、脱空、错台、路基的下沉、变形及通道、桥头的沉降等。这些病害如不及时处理就会进一步恶化，并形成恶性循环。例如我省已建成通车的高速公路路面裂缝、沉陷极为严重，最大沉陷量达十几厘米；甚至部分砼路面多处开裂、沉陷，局部路面脱宽。其它路段也存在类似病害。有关部门曾采用传统的开挖换料回填方法处理后再重新铺筑路面，或采用即沉即铺法等处理，由于没有从根本上彻底消除隐患，其效果不甚明显，处理后病害继续发展、恶化。桥头、通道台背开挖后重新换料回填，有的台背并在浅层采用水泥混凝土回填，但病害仍继续发展。为此应用注浆（注浆法）加固处理公路路面（路基）、机场道面、地基病害，从而为病害处理创出一条行之有效的科学方法。
注浆法是指利用液压、气压和电化学原理，通过注浆管将浆液均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透、挤密等方式，挤出土体颗粒或岩石裂隙中的水份和空气后占据其位置，经人工控制一定时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能好和化学稳定性好的“结石体”。
注浆法处理地基的设计方法已趋于成熟，因注浆浆液种类、加固目的不同也有许多不同的方法，但基本步骤大致相同。对于公路路基注浆加固与一般地基加固又有所不同，对于高速公路路堤、桥头、通道台背多为高填方法地段，在路基两侧均有较高的临空面，因而对于设计、施工又有着其特殊性，依据我省几条高速公路上注浆加固的设计经验，设计方法总结如下。
二、病害类型的划分
根据路基、路面发生裂缝、脱空、沉陷的现象，对于病害路段进行钻孔取样、地质勘探等检测，分析发生病害的原因及病害的主要类型，从而进一步明确注浆加固的原则，综合分析注浆法处理的可行性、可靠性、稳定性及经济性。
从省内已通车的几条高速公路发生病害的情况来看，病害的类型主要分为以下几类：
①、路基沉陷；
②、路面裂缝、脱空；
③、桥头、通道台背下沉、错台；
④、路基土中有空洞、洞穴。
高速公路病害路段进行钻孔取样、地质雷达勘测、高密度电法等检测方法综合分析认为造成路基、路面发生病害的原因归纳为以下几点：
（1）路基压实度小；（2）填土本身含水量大；（3）行车荷载的作用；（4）路面整体强度低；（5）地表空洞、洞穴处理不彻底。
1、加固设计的方法
①、设计内容
注浆加固公路路基病害的设计内容包括材料的选择、配合比例的确定、注浆量的估算、孔位布置形式及深度、注浆方法、注浆压力以及质量控制措施和检测方法的选择。
（1）注浆材料及配合比；（2）注浆参数；（3）注浆量计算。
2、设计步骤
（1）柔性路面路基加固设计；（2）加固深度设计；（3）加固半径的确定；（4）注浆压力；（5）注浆孔位的布置；（6）材料的调查；（7）编制预算；（8）刚性路面路基加固、路面抬升设计。
三、桥头、通道台背加固设计
桥头、通道台背发生路基下沉、裂缝等病害一般均由于填土疏松所致，有时伴有大范围的路面脱空，不同之处在于浆液的组成设计和孔位布置、注浆压力等，分别叙述如下：
①浆液配合比设计
用于填充土体空隙的浆液强度要求并不严格，要求流动性稍大，析水率小，浆体中粉煤灰含量可多一些，水泥:粉煤灰=1:1，在实践中我们多用的比例为：水泥:粉煤灰=1:1，水料比可为1.0左右。
②孔位布置
在桥头布设注浆孔时注浆半径应小一点，取0.5—0.75米范围，采取定量注浆法，即：对每一注浆孔达到一定量后停止注浆，这样可以防止因桥头填土过于疏松造成浆体损失过多。若桥头锥坡砌好之后，注浆半径可稍大一点，半径可取为0.75—1.0米，因此布设桥头注浆孔时越靠近桥头孔距越小，随着距桥头距离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—单管注浆—孔位布置—钻机定位—成孔—钻杆提出—插入注浆管—封孔—停止注浆—封闭注浆管。
通道台背注浆半径一般为1.0—1.5米，靠近台背的第一排注浆孔孔距取小值，距离台背稍远时半径可增至2.0—4.0米.
③注浆压力
桥头注浆时压力不能过高，一般为0.1Mp
a左右，通道台背压力可稍高一点，一般可达0.1—0.3Mp
a。
四、砂砾路基加固设计
砂砾石填筑的路基一般压实度比较均匀，路基下沉、变形也较为均匀，水稳性好，在砂砾中细集料含量高时空隙则少，也很难产生路面脱空现象。不同之处在于浆液性能和注浆半径稍有差异，分别介绍如下：
①浆液组成设计
砂砾石填筑路堤空隙较小，要求浆液的流动较大，浓度小，水灰比相应可大一些，这样便于浆液在一定压力作用下达到一定的扩散半径，既使析水率高也不影响路基的稳定性。浆液原材料中粉煤灰含量也不能过高，应保证浆液与砂砾结合后砂砾石应具有一定的整体强度，通常可采取以下配合比：水料比为1.0—1.2，水泥与粉煤灰之比在1—2之间，路基两侧注浆时可适当加入速凝剂防止边坡跑浆。
②注浆半径及压力确定
对于流动度较大的浆液在较小压力作用下扩散半径也是比较大的，砂砾石填筑的路基注浆孔成孔具有一定难度，多采用泥浆护壁法或注浆管直接击入，因此设计时注浆压力、注浆半径值可较普通填土路基稍大，注浆压力可达0.1—0.4Mp
a，注浆半径可达2.0米，这样注浆孔数可少。
注浆孔布设时注浆半径可达2.0—3.0米，与其它路基相似，在路基边缘应适当增加注浆孔。
（5）空洞、洞穴处理加固设计
在路堤填土以下暗埋有空洞、较大洞穴时，在加固路基之前首先应对空洞、洞穴进行填充处理，填料应达到一定的密实度，路基注浆加固设计方法与上述同类型方法相同，这里仅补充路堤下空洞、洞穴处理的设计方法：
①填充材料的选择
查明确实存在较大的空洞、洞穴时可用粗砂或天然砂砾与水泥或生石灰粉混合填充其中的空隙，水泥或石灰与粗砂、天然砂砾按一定比例拌匀后通过钻孔填充于空洞、洞穴之中，水泥比例为砂砾的5—8%，石灰比例为8—10%。
②填充方式
③空洞、洞穴属于隐藏工程，其大小、形状难以准确确定，仅依赖混合料自重作用下天然堆积填充密实，可采用振动方式使其达到密实，然后采取注浆法进行加固处理，使其达到稳定状态。
对于空洞、洞穴中填料的注浆加固不同于路基填土的加固设计，它的密度相对较小，甚至仍存在未填满的大空隙，因而注浆用的浆液水灰比要小、浓度要大，浆液仅起到填充空隙的作用。对于黄土地区，要求浆液水灰比小，另一作用是防止黄土的湿陷而形成新的空洞，也可防止因水的加入而引起路基病害的进一步恶化
