注浆理论研究及其在公路工程中的应用

【摘要】：注浆在公路工程领域有着广泛的应用,如用来补强加固、堵水、边坡处治、路基路面的病害处治以及特殊地段的处理等问题。现有的注浆理论不能解决注浆压力设计计算、注浆控制及注浆质量的检测。另外,路基填筑过程中,现有的方法还不能有效解决无法用常规碾压技术进行填筑碾压的地段的压实、路基快速抢修等技术难题。本文进一步完善和发展了注浆设计计算及工程应用问题。创新性研究成果可以概括为以下四个方面： (1)现有的劈裂注浆压力设计都是在经验的基础上进行估计和现场试验,导致理论研究严重滞后工程应用。本文根据土体在平而应变状态下的的应力——应变关系、大变形理论,建立了平面应变条件下土体劈裂灌浆压力的设计计算理论,推导出设计计算公式。与实测结果对比表明：该理论与实际情况较为吻合,并成功地应用于柔性管加筋注浆的试验设计及工程处治中,经济、社会效益显著。 (2)借助水力致裂理论和非线性Hoek-Brown强度准则,对破碎岩体劈裂灌浆压力的设计计算问题进行了分析,建立了破碎岩体劈裂注浆压力设计与计算的理论公式。现场实测结果与理论计算结果的对比表明,该理论结果与工程实践较为吻合 (3)为了从理论上分析路面板脱空注浆加固的布孔方式,注浆压力设计计算,假设浆液在土体裂缝中的流动符合达西定律,劈裂注浆形成的裂缝宽度为均匀裂缝宽度,推导出路面板脱空注浆时二孔、三孔、四孔和五孔注浆加固的布孔方式、注浆压力设计计算方法,理论计算结果与实测值较为接近,证明了上述结论的合理性。指出现有规范规定的五孔注浆布孔方案还存在一定的局限性,并建议多采用二孔及三孔布置方案进行路面板脱空的注浆补强加固。上述理论为工程应用提供了理论依据。 (4)以圆孔扩张理论为基础,结合注浆实验和机理分析的研究成果,系统提出了柔性管加筋注浆施工新技术及其设计与施工规程。该成果成功应用于湖南省常吉高速公路沅陵大桥台背的回填土处理及贵州省都匀公路路基塌方沉陷快速处治中。工程应用表明,使用该新技术处理如桥台台背、路基塌方沉陷的应急抢修等无法用常规碾压技术进行处理的地段非常有效。该成果已经获得鉴定,鉴定意见为国际领先水平。