灌浆法在加固处理软路基中的应用

1工程概况
广州内环路南田东段K1+229.782 ~ 427.647段(长1.8m，宽36m~40m)工程地质条件差，上部地层(主应力层)主要由杂填土(厚1.3m ~ 3.2m，平均2.0m)、淤泥或淤泥质土(厚0.64m，因杂填土结构松散(FK = 90 kPa)，淤泥或淤泥质土为软流塑(FK 且淤泥、细砂饱和松散(标准贯入试验平均击数6击，FK = 100 kPa)，不能满足路基上部荷载的要求，导致通车后路基沉降较大。 为保证该段路基的稳定性，提高地基土的强度和变形模量，满足上部荷载对地基土承载力的要求，提出了该段路基的注浆加固处理方案。这主要是基于杂填土具有较大的孔隙和良好的可灌性。灌浆后，其机械强度、抗变形能力和均匀性将得到提高，整体结构得到加强。或通过钻孔将淤泥质土、粉、细砂灌入稠浆中，使土体压实置换；杂填土上完工的30cm厚6%水泥石屑稳定层是良好的灌浆保护层。
2注浆加固机理
注浆是使水泥或其他浆液在周围土体中通过渗透、填充和压实而扩散，形成浆液脉。由于地层中土壤的不均匀性，通过钻孔将一定水灰比的泥浆注入土层中。一方面，注浆孔向外扩张形成圆柱形浆液，钻孔周围的土体被挤压充填。靠近泥浆的土体受到破坏和剪切，形成塑性变形区，而远离泥浆的土体发生弹性变形，钻孔周围土体的整体密度得到提高。另一方面，随着灌浆的进行，土体裂缝的发展和浆液的渗透，浆液在地层中形成不同方向和厚度的片状、条状和块状浆液，纵横交错的浆纹随其凝固而硬化，导致石体和土体之间紧密而粗糙的接触，并沿灌浆管形成直径和厚度交替的不规则桩。这种桩柱与夯实的地基土形成复合地基，它们相互作用控制沉降，提高承载力。
3灌浆设计
3.1灌浆标准
3.1.1灌浆后强度控制标准
要求杂填土标准值(fk)达到130kPa，淤泥或淤泥质土标准值为80 kPa ~ 100 kPa，细砂标准值大于110 kPa；；复合地基承载力标准值不小于130kPa。
3.1.2施工控制标准
施工控制标准是灌浆效果的保证。灌浆对象之一的杂填土，由于其均匀性差、孔隙变化大、理论耗浆量不确定，除受理论耗浆量控制外，还受耗浆量减少率控制，即孔段内的耗浆量随灌浆顺序的增加而减少。
3.2灌浆段的选择
本次灌浆分为两个灌浆段，即第一个灌浆段为杂填土区；第二灌浆段在淤泥或淤泥质土、粉和细砂范围内。
3.3浆液及配方设计
浆液采用两种纯水泥浆，第一灌浆段水灰比为0.5，第二灌浆段水灰比为0.75。如果杂填土中的局部孔隙较大，导致灌浆过量，则采用水:水泥:细砂= 0.75: 1: 1的水泥砂浆进行灌浆。
3.4浆液扩散半径(R)的确定
杂填土由于均匀性差，其孔隙率和渗透系数变化较大，仅用理论公式计算浆液扩散半径显然不合理。根据大量经验数据，暂定R值为1.5m，R值待现场灌浆试验后再确定。
3.5灌浆孔的布置
灌浆孔呈梅花形分布。假设注浆体厚度B为1.66米，注浆孔间距L = 2×(R2-B2/4)1/2 = 2×1.52-1.662/4)1/2 = 2.5米，排距RM。
3.6灌浆孔深
根据工程勘察资料，暂定孔深3.5m ~ 6.0m，平均约4.5m，以孔底至粘性土层为准。
3.7灌浆压力
由于灌浆压力与土的重量、强度、初始应力、孔深、位置和灌浆顺序有关，且这些因素难以准确确定，故本次灌浆压力通过灌浆试验确定。根据相关公式，第一、二灌浆阶段暂定灌浆压力分别为0.1 MPa ~ 0.2 MPa和0.3 MPa ~ 0.4 MPa，灌浆过程中应根据具体情况进行调整。