公路橋梁隧道工程灌漿法加固技術范文
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摘要：由于操作失誤、地質和天氣等不確定性因素的影響，導致路橋隧道工程容易開裂，從而大大降低了工程的施工質量。鑒于路橋隧道工程在社會經濟發展中的重要意義，行業集中力量研究如何通過應用灌漿法加固技術來保障工程質量。文章結合某高速公路橋隧工程的施工案例，探究灌漿法加固技術的應用。
1工程概況
某高速公路K15+660~K51+060段長約35.56km，其中橋梁隧道約占27%。通過參考JTGB01-2003，設計決定采用寬21.5m的整體式路基和寬11.25m的分離式路基，橋梁與路基的寬度相同；該高速公路設計速度為80km/h。鑒于該高速公路橋梁隧道貫通段以石英砂巖、砂巖為主要地質結構，外加其承擔了較重的交通任務，所以該高速公路在使用中出現了開裂、砌石松動和砌漿脫落等質量缺陷。為了消除路橋隧道存在的質量缺陷，施工方采用了灌漿法加固技術，且取得了非常好的應用效果。
2灌漿法加固技術
2.1原理
在路橋隧道工程維護中，灌漿法加固技術的應用非常普遍，且相較于預應力加固、鋼板加固、復合材料加固和延長路寬等方法，灌漿法加固技術更具應用優勢。通常來講，灌漿法加固的技術原理可歸納為：先按比例摻入水泥、砂子、黏土、高分子化學溶液等材料，并攪拌均勻，然后再采用電氣化、液壓或氣壓等手段將混合漿液注入裂縫或斷裂中，從而發揮堵漏、防滲、加固和糾偏等功能。圖1所示為灌漿柱示意圖。從作用機理來看，灌漿法加固主要通過灌注漿液，使其在裂縫中形成漿柱，并與工程結構復合，從而提高工程結構的承載力和控制器沉降量。
2.2技術標準
為了提高灌漿法加固技術在路橋隧道工程施工中的應用效果，確定灌漿法加固的技術標準尤其重要。（1）漿材調配。在路橋隧道工程施工中，砂子、水泥、黏土或高分子化學溶液等都是比較常用的漿材。根據案例工程的客觀實際，決定選用可塑性強、原材料便宜的水泥灰漿液，并按4：1的比例調配水泥、煤灰，其中水泥為C32硅酸鹽水泥。為了保證水泥灰漿液的使用性能，要求按照規定比例混合并攪勻原材料，并在規定的時間段內用完漿液。（2）施工標準。路橋隧道工程加固的施工標準包括：首先，以實驗的方式求得灌漿壓力，并限制在0.3-0.5MPa區間；其次，先確定工程裂縫的寬度和深度，再確定灌漿量，并按計算結果的120%儲備灌漿量；第三，當灌漿結束后，檢測確定施工路段的承載力滿足135kPa的要求，并保證淤泥路段滿足90kPa、復合路基＞135kPa的要求；第四，將灌漿口深度限制在3.5-5.5m區間，當灌漿口的吸漿量＜0.6L/min時，延遲30min后結束灌漿作業。（3）擴散半徑。在路橋隧道工程加固中，公路的空隙率與滲透性常因地質條件的影響而出現差異，故按經驗算得漿液的擴散半徑，并進行調整。
3灌漿法加固施工工藝
在高速公路橋隧工程中，主要按以下流程進行灌漿法加固：施工準備→定位孔→鉆機與注漿設備就位→鉆孔→壓水試驗→插管、封填和提升套管→安裝注漿管→注漿→提管和回填。
3.1施工準備
假如施工前的準備工作充分，那么工程施工將得到事半功倍的效果。鑒于此，筆者提出以下建議：首先，組建一支專業的施工隊伍，并實驗確定攪拌車、電機設備的工作狀態；其次，先確定裂縫或斷裂的位置，再分析裂縫或斷裂的成因，然后選擇灌漿材料，最后制定灌漿方案；第三，組織從正規的渠道采購原材料，并試驗檢查漿材的技術指標，即通過開展灌漿試驗，確定灌漿的孔距、擴散半徑；最后，組織設計科學、合理的施工方案和施工組織方案，并保證執行到位。
3.2鉆孔
在案例工程的鉆孔施工中，鉆頭的截面直徑是85-90mm，即：先用紅漆標定孔位，再進行鉆機角度調整，使鉆頭與地面對準，然后按“加壓輕、速度慢”的原則直接鉆進，以保證孔位的方向、角度與設計要求相符。鉆孔期間，如果遇到粉性土層，則先在鉆孔中置入導管，并按要求保護孔壁，而后再繼續用撈砂筒鉆孔到黏性土層，同時記錄好鉆孔數據及向有關部分反映。3.3安裝孔口管在安裝孔口管時，先按要求鉆引導孔，再在其中按外露20-30cm的要求置入φ50的孔口管，并用麻絲填塞孔口與管壁的間隙，然后將漿液注入孔中。安裝期間，要求控制好孔口管的角度，并安裝牢固。通常來講，無水地段與涌水地段的施工方案存在差異，即：在無水地段，填入干硬性早強砂漿；在涌水地段，用水泥固結混合料和增強型防水劑定位、固定孔口管，具體做法是：先均勻攪拌固管混合料，再分別裝進若干個塑料袋中，然后塞進出水孔中，以使固管混合物在遇水成漿后固定孔口管。另外，為了防止灌漿管在灌漿中漿液外溢，要求在灌漿管的外側裹上軟橡皮材料。
3.4壓水試驗
在連接好灌漿管后，按要求開展壓水試驗。壓水試驗的目的是為了檢查灌漿管是否密封嚴實、沖洗巖石裂隙，從而使漿液的通路更寬闊和實現密實填充。
3.5攪拌漿液
在攪拌漿液一環，先按比例將水、水泥和煤灰倒入攪拌桶中，再用攪拌機均勻攪拌制成均勻的漿液。對于制備好的漿液，要求在規定的時間內用完，切忌放置太久，以免影響漿液的使用性能。
3.6灌漿施工
在路橋隧道工程灌漿施工中，按照從上到下的順序緩慢將漿液從灌漿口倒入鉆孔中，并在漿液飽和后填滿灌漿口。之后，等待30min以上，以保證漿液完全凝固。另外，為了防止鉆孔串漿，通常要求分批灌漿，并按“先疏后密”的原則鉆一孔、灌一孔。鑒于漿液灌注表現出“向下擴散難、向上擴散易”的規律，則要求先灌注隧道頂處布設的灌漿孔，再灌注隧道側邊的灌漿孔，最后再灌注底板孔。關于灌漿的速度，試驗確定為30-80L/min。
3.7封堵灌漿口
當灌漿壓力升至設計終壓標準后，至少再灌漿10min，并當進漿量＜20L/min時，結束灌漿作業，而后馬上封堵灌漿口，并在封孔一天后進行密切觀察。為了保證路橋隧道工程灌漿法加固施工質量，筆者提出如下建議：首先，根據漿液的固結面，檢查鉆孔中是否存在灌漿空白區；其次，通過查閱灌漿量、灌漿壓力等施工記錄，綜合判斷灌漿效果；最后，先按灌漿孔數的5%取孔，再開展壓水試驗，期間要求對地質條件差、嚴重冒漿和耗灰量多的孔進行重點檢查。倘若實際吸水率持續30min都比最小吸水率規定值小，則判定其與設計要求相符；反之，按要求進行補壓。
4灌漿法加固施工注意事項
無可否認，灌漿法加固技術在路橋隧道工程中的運用有助于解決裂縫、松動問題，且提高了整個工程的質量，即其具有以下應用優勢：一是堵漏，即通過填充孔洞，堵截流水；二是防滲，即有助于降低滲透量和增強抗滲能力；三是加固，其對增強巖土力學強度、加固混凝土結構意義重大；四是糾偏，使建筑設施恢復至不均勻沉降前的狀態。在該高速公路橋隧工程施工中，通過應用灌漿法加固技術，預防并解決了一系列質量缺陷。通過工程實踐，筆者歸納總結出了灌漿法加固施工的幾點注意事項：一旦鉆孔施工遇到涌水，立即停鉆，并依照固定灌漿；一旦灌漿壓力驟升，改灌清水、水泥漿至灌漿壓力恢復，再注漿，但當灌漿壓力未恢復時，立即停止灌漿，并對灌漿管的暢通度進行檢查；如果灌漿壓力在進漿時非常高，且長時間保持基本不變，則立即更改漿液的配比、濃度和縮短其凝膠時長，亦可間歇式灌漿，注意按漿液凝膠時間要求來控制灌漿停留的時長。在灌漿法加固施工中，做好施工安全與環保管理工作非常重要，即：在開工前，組織開展安全技術交底，并組織學習安全規章制度和安全操作規程；安排專人負責管理電氣設備和維護機具設施，以排除安全隱患和保證其正常工作狀態；在灌漿前，全面檢查機具、管路和封口等的實時狀態，并及時停業處理發現的異常，同時切忌直接灌漿，而應先按要求開展注水試驗；任何參與建設的工作人員都應事先配戴好防護裝備，并遠離灌漿口，以防在灌漿時爆裂傷人；在灌漿結束后，馬上清洗干凈機具設備，以防管路被堵，同時清理干凈施工現場，以防殘留物影響工程施工質量和污染環境。
5結束語
目前，我國公路橋梁隧道的建設數量劇增，且應用到了許多新技術、新工藝和新設備，所以保證路橋隧道工程的施工質量至關重要。對于案例工程，其是服務西部經濟的重要樞紐，一旦出現裂縫、松動等質量缺陷，無疑會制約沿線經濟的發展。為此，該高速公路橋隧工程決定在施工中應用灌漿法加固技術。實踐證實，灌漿法加固技術的應用是一次成功的探索，值得推廣應用在其他的工程中。
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作者：蔣磊 單位：中交二公局第四工程有限公司
