公路橋梁隧道工程灌漿法加固技術(shù)范文
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摘要：由于操作失誤、地質(zhì)和天氣等不確定性因素的影響，導(dǎo)致路橋隧道工程容易開裂，從而大大降低了工程的施工質(zhì)量。鑒于路橋隧道工程在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要意義，行業(yè)集中力量研究如何通過應(yīng)用灌漿法加固技術(shù)來保障工程質(zhì)量。文章結(jié)合某高速公路橋隧工程的施工案例，探究灌漿法加固技術(shù)的應(yīng)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(shè)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(shè)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(zhì)結(jié)構(gòu)，外加其承擔(dān)了較重的交通任務(wù)，所以該高速公路在使用中出現(xiàn)了開裂、砌石松動和砌漿脫落等質(zhì)量缺陷。為了消除路橋隧道存在的質(zhì)量缺陷，施工方采用了灌漿法加固技術(shù)，且取得了非常好的應(yīng)用效果。
2灌漿法加固技術(shù)
2.1原理
在路橋隧道工程維護(hù)中，灌漿法加固技術(shù)的應(yīng)用非常普遍，且相較于預(yù)應(yīng)力加固、鋼板加固、復(fù)合材料加固和延長路寬等方法，灌漿法加固技術(shù)更具應(yīng)用優(yōu)勢。通常來講，灌漿法加固的技術(shù)原理可歸納為：先按比例摻入水泥、砂子、黏土、高分子化學(xué)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(fā)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(jī)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(jié)構(gòu)復(fù)合，從而提高工程結(jié)構(gòu)的承載力和控制器沉降量。
2.2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
為了提高灌漿法加固技術(shù)在路橋隧道工程施工中的應(yīng)用效果，確定灌漿法加固的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尤其重要。（1）漿材調(diào)配。在路橋隧道工程施工中，砂子、水泥、黏土或高分子化學(xué)溶液等都是比較常用的漿材。根據(jù)案例工程的客觀實(shí)際，決定選用可塑性強(qiáng)、原材料便宜的水泥灰漿液，并按4：1的比例調(diào)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(guī)定比例混合并攪勻原材料，并在規(guī)定的時間段內(nèi)用完漿液。（2）施工標(biāo)準(zhǔn)。路橋隧道工程加固的施工標(biāo)準(zhǔn)包括：首先，以實(shí)驗(yàn)的方式求得灌漿壓力，并限制在0.3-0.5MPa區(qū)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(jié)果的120%儲備灌漿量；第三，當(dāng)灌漿結(jié)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(fù)合路基＞135kPa的要求；第四，將灌漿口深度限制在3.5-5.5m區(qū)間，當(dāng)灌漿口的吸漿量＜0.6L/min時，延遲30min后結(jié)束灌漿作業(yè)。（3）擴(kuò)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(zhì)條件的影響而出現(xiàn)差異，故按經(jīng)驗(yàn)算得漿液的擴(kuò)散半徑，并進(jìn)行調(diào)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(jìn)行灌漿法加固：施工準(zhǔn)備→定位孔→鉆機(jī)與注漿設(shè)備就位→鉆孔→壓水試驗(yàn)→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(zhǔn)備
假如施工前的準(zhǔn)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(yè)的施工隊(duì)伍，并實(shí)驗(yàn)確定攪拌車、電機(jī)設(shè)備的工作狀態(tài)；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(guī)的渠道采購原材料，并試驗(yàn)檢查漿材的技術(shù)指標(biāo)，即通過開展灌漿試驗(yàn)，確定灌漿的孔距、擴(kuò)散半徑；最后，組織設(shè)計科學(xué)、合理的施工方案和施工組織方案，并保證執(zhí)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(biāo)定孔位，再進(jìn)行鉆機(jī)角度調(diào)整，使鉆頭與地面對準(zhǔn)，然后按“加壓輕、速度慢”的原則直接鉆進(jìn)，以保證孔位的方向、角度與設(shè)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(dǎo)管，并按要求保護(hù)孔壁，而后再繼續(xù)用撈砂筒鉆孔到黏性土層，同時記錄好鉆孔數(shù)據(jù)及向有關(guān)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(dǎo)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(qiáng)砂漿；在涌水地段，用水泥固結(jié)混合料和增強(qiáng)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(jìn)若干個塑料袋中，然后塞進(jìn)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(cè)裹上軟橡皮材料。
3.4壓水試驗(yàn)
在連接好灌漿管后，按要求開展壓水試驗(yàn)。壓水試驗(yàn)的目的是為了檢查灌漿管是否密封嚴(yán)實(shí)、沖洗巖石裂隙，從而使?jié){液的通路更寬闊和實(shí)現(xiàn)密實(shí)填充。
3.5攪拌漿液
在攪拌漿液一環(huán)，先按比例將水、水泥和煤灰倒入攪拌桶中，再用攪拌機(jī)均勻攪拌制成均勻的漿液。對于制備好的漿液，要求在規(guī)定的時間內(nèi)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(xiàn)出“向下擴(kuò)散難、向上擴(kuò)散易”的規(guī)律，則要求先灌注隧道頂處布設(shè)的灌漿孔，再灌注隧道側(cè)邊的灌漿孔，最后再灌注底板孔。關(guān)于灌漿的速度，試驗(yàn)確定為30-80L/min。
3.7封堵灌漿口
當(dāng)灌漿壓力升至設(shè)計終壓標(biāo)準(zhǔn)后，至少再灌漿10min，并當(dāng)進(jìn)漿量＜20L/min時，結(jié)束灌漿作業(yè)，而后馬上封堵灌漿口，并在封孔一天后進(jìn)行密切觀察。為了保證路橋隧道工程灌漿法加固施工質(zhì)量，筆者提出如下建議：首先，根據(jù)漿液的固結(jié)面，檢查鉆孔中是否存在灌漿空白區(qū)；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(shù)的5%取孔，再開展壓水試驗(yàn)，期間要求對地質(zhì)條件差、嚴(yán)重冒漿和耗灰量多的孔進(jìn)行重點(diǎn)檢查。倘若實(shí)際吸水率持續(xù)30min都比最小吸水率規(guī)定值小，則判定其與設(shè)計要求相符；反之，按要求進(jìn)行補(bǔ)壓。
4灌漿法加固施工注意事項(xiàng)
無可否認(rèn)，灌漿法加固技術(shù)在路橋隧道工程中的運(yùn)用有助于解決裂縫、松動問題，且提高了整個工程的質(zhì)量，即其具有以下應(yīng)用優(yōu)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(qiáng)抗?jié)B能力；三是加固，其對增強(qiáng)巖土力學(xué)強(qiáng)度、加固混凝土結(jié)構(gòu)意義重大；四是糾偏，使建筑設(shè)施恢復(fù)至不均勻沉降前的狀態(tài)。在該高速公路橋隧工程施工中，通過應(yīng)用灌漿法加固技術(shù)，預(yù)防并解決了一系列質(zhì)量缺陷。通過工程實(shí)踐，筆者歸納總結(jié)出了灌漿法加固施工的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)：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(fù)，再注漿，但當(dāng)灌漿壓力未恢復(fù)時，立即停止灌漿，并對灌漿管的暢通度進(jìn)行檢查；如果灌漿壓力在進(jìn)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(huán)保管理工作非常重要，即：在開工前，組織開展安全技術(shù)交底，并組織學(xué)習(xí)安全規(guī)章制度和安全操作規(guī)程；安排專人負(fù)責(zé)管理電氣設(shè)備和維護(hù)機(jī)具設(shè)施，以排除安全隱患和保證其正常工作狀態(tài)；在灌漿前，全面檢查機(jī)具、管路和封口等的實(shí)時狀態(tài)，并及時停業(yè)處理發(fā)現(xiàn)的異常，同時切忌直接灌漿，而應(yīng)先按要求開展注水試驗(yàn)；任何參與建設(shè)的工作人員都應(yīng)事先配戴好防護(hù)裝備，并遠(yuǎn)離灌漿口，以防在灌漿時爆裂傷人；在灌漿結(jié)束后，馬上清洗干凈機(jī)具設(shè)備，以防管路被堵，同時清理干凈施工現(xiàn)場，以防殘留物影響工程施工質(zhì)量和污染環(huán)境。
5結(jié)束語
目前，我國公路橋梁隧道的建設(shè)數(shù)量劇增，且應(yīng)用到了許多新技術(shù)、新工藝和新設(shè)備，所以保證路橋隧道工程的施工質(zhì)量至關(guān)重要。對于案例工程，其是服務(wù)西部經(jīng)濟(jì)的重要樞紐，一旦出現(xiàn)裂縫、松動等質(zhì)量缺陷，無疑會制約沿線經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。為此，該高速公路橋隧工程決定在施工中應(yīng)用灌漿法加固技術(shù)。實(shí)踐證實(shí)，灌漿法加固技術(shù)的應(yīng)用是一次成功的探索，值得推廣應(yīng)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
