橋涵臺(tái)背注漿加固工法

熊志剛　李靖宜

摘要：文章通過(guò)對(duì)武川公路的臺(tái)背回填注漿的處理和分析，總結(jié)出多項(xiàng)經(jīng)驗(yàn)措施，結(jié)合武漢市東西湖區(qū)近幾年新建、改建的道路干線的橋頭、涵頭不同程度的跳車現(xiàn)象，就臺(tái)背填土注漿施工進(jìn)行加固的方法具體展開(kāi)，其中有些措施值得推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：臺(tái)背注漿；橋頭跳車；基礎(chǔ)沉降；地基處理；注漿原理

中圖分類號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）01-0061-03

1概述

武漢至漢川一級(jí)公路（簡(jiǎn)稱武川一級(jí)公路）是屬于東西湖區(qū)舵落口至新溝鎮(zhèn)段的改造工程，全線大多數(shù)涵洞屬老路路基開(kāi)挖新建；東西湖區(qū)淺層軟弱土層普遍發(fā)育，蓋板涵、小橋臺(tái)背填土受填土位置、當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件、施工條件及來(lái)料材料的限制，臺(tái)背填料無(wú)法密實(shí)透徹，難以達(dá)到理想的壓實(shí)度，特別是地下水水位較高（達(dá)1.20～2.50m）、局部來(lái)料塊石之間空隙大，施工無(wú)法密實(shí)太好。就本身臺(tái)背填土如何有效地一次性施工密實(shí)而言，也是路橋結(jié)合部位施工中經(jīng)常遇到的一個(gè)難題。如果臺(tái)背填土密實(shí)程度不夠，由此可能會(huì)造成對(duì)今后的臺(tái)背填土基礎(chǔ)與涵洞基礎(chǔ)沉降較明顯的差異。為了確保今后通車的穩(wěn)定性，盡量避免或減小今后橋頭跳車現(xiàn)象，受建設(shè)方的委托，湖北省地質(zhì)勘察基礎(chǔ)工程公司承擔(dān)了本項(xiàng)目基礎(chǔ)注漿加固的試驗(yàn)工作

任務(wù)。

具體試驗(yàn)涵洞數(shù)量及位置根據(jù)建設(shè)方現(xiàn)場(chǎng)要求而定；現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工點(diǎn)定為該路線二標(biāo)、四標(biāo)選出的兩道涵進(jìn)行。試驗(yàn)后進(jìn)行開(kāi)挖斷面檢查效果后全線展開(kāi)注漿加固。我監(jiān)理中心通過(guò)鉆孔壓漿的施工方案，在工程實(shí)踐中掌握了其施工技術(shù)，對(duì)之進(jìn)行總結(jié)形成了本工法。

2工法特點(diǎn)

（1）施工機(jī)械比較簡(jiǎn)單。一般采用TXV-150型地質(zhì)鉆機(jī)一臺(tái)，BW-250/50型水泥漿泵兩臺(tái)，JW-180型灰漿攪拌機(jī)兩臺(tái)，進(jìn)行注漿成型。

（2）操作簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強(qiáng)度低，施工安全。

（3）施工速度快，見(jiàn)效快。

（4）施工工序安排較靈活。橋臺(tái)若必須提前施工搭板時(shí)，可以按照鉆孔要求預(yù)留注漿孔，并保證注漿孔垂直度小于1%。

3適用范圍

適用于橋涵臺(tái)背填料為砂礫、石料的路堤加固處理。

4涵洞臺(tái)背壓漿加固試驗(yàn)過(guò)程

4.1壓漿試驗(yàn)具體經(jīng)過(guò)

開(kāi)始第一批臺(tái)背填土壓漿主要是用水泥凈漿施工，但因?yàn)榕_(tái)背填料多為塊石、碎石混雜體或純碎石土，涵底部回填物為碎石、砂，所以注漿用料情況消耗水泥多少不等，鑒于此情況，我們對(duì)第二批注漿孔施工工藝進(jìn)行了改進(jìn)，采用了砂漿工藝，按照水利壩址注漿加固規(guī)范摻砂比例要求（水泥與砂比例最大不大于1：2，實(shí)際水泥與砂比例1：1.6）進(jìn)行壓漿。結(jié)果表明，水泥用漿量可明顯降低。

4.2注漿用料情況分析

4.2.1兩處試驗(yàn)涵分別用掉材料的多少說(shuō)明臺(tái)背填土局部明顯存在的欠密實(shí)狀態(tài)不一樣。四標(biāo)試驗(yàn)涵采用塊石回填，孔隙較大，均勻性稍差，壓實(shí)度難以控制，最終也導(dǎo)致了充填的砂漿量比較高。通過(guò)前后孔的注漿量的遞減，也說(shuō)明首次注漿充填，漿液擴(kuò)散有一定距離，且對(duì)基礎(chǔ)密實(shí)程度具有明顯改善。

4.2.2根據(jù)全線標(biāo)段對(duì)比可以看出，注漿量的多少與填料粒徑的大小成正比也說(shuō)明注漿量小的其臺(tái)背回填料密實(shí)狀態(tài)要好些。

4.2.3鉆孔超出臺(tái)背深度進(jìn)入涵洞下墊層，表現(xiàn)出吃漿量會(huì)增加較明顯，該現(xiàn)象也說(shuō)明注漿過(guò)程中，隨著漿液的壓力不斷增加，漿液會(huì)滲透到能夠到達(dá)的任何一個(gè)較近的低壓地方，最終會(huì)擠出孔隙間充填的水體（終止注漿壓力越大、持速時(shí)間越長(zhǎng)，基礎(chǔ)吃漿量會(huì)越多，充填密實(shí)越徹底）。

4.3施工涵洞臺(tái)背開(kāi)挖檢驗(yàn)結(jié)果及分析

高壓注漿對(duì)加固密實(shí)臺(tái)背填土路基具有明顯的改善效果。開(kāi)挖見(jiàn)填土疏松縫隙間有明顯的充填跡象，且采用水泥漿壓漿，漿液滲透范圍明顯比砂漿范圍大。一般Ф91mm鉆孔，正常改良周邊土體有效范圍直徑約1m左右，鉆孔深度大于3m（僅采用一次性壓漿），一般路基在埋深2m范圍內(nèi)吃漿量不均勻，且個(gè)別注漿量少的孔位上部1.20m深度范圍內(nèi)只見(jiàn)有一根柱樁外形，周邊土體肉眼看不出明顯的效果，說(shuō)明還未完全達(dá)到施工設(shè)計(jì)很理想的程度。

5試驗(yàn)段結(jié)論

（1）根據(jù)試驗(yàn)段臺(tái)背填土的注漿量級(jí)直觀結(jié)果表明：壓漿加固對(duì)基礎(chǔ)密實(shí)效果較明顯，根據(jù)注漿量結(jié)合臺(tái)背填土體積分析，估計(jì)對(duì)今后臺(tái)背填土基礎(chǔ)下沉量至少可減少20cm以上。

（2）采用加壓注漿，施工操作方法易于掌握，處理措施方法得體。在增加人員及設(shè)備的情況下，完全可保證路線總體施工周期。

6主要工程技術(shù)要求

6.1壓密注漿實(shí)施技術(shù)方案

6.1.1地基采用新鮮普通硅酸鹽325號(hào)水泥進(jìn)行加固處理，注漿平均深度范圍3.50m。具體布置見(jiàn)施工布置圖。施工要點(diǎn)如下：

（1）因考慮到現(xiàn)場(chǎng)料源的實(shí)際情況，注漿量每米孔深注漿水泥用量暫定70kg，水泥漿的水灰比0.5。

（2）單管靜壓注漿的壓力宜采用低壓滲透，注漿速度與注漿壓力取值應(yīng)以地表面冒漿為控制原則。

（3）注漿過(guò)程中有地下水冒出地面時(shí)，需在周圍設(shè)置排水溝，安排人員采取措施排出施工場(chǎng)地；待漿液冒出后，須停止一小段時(shí)間后再注漿。

6.1.2壓密注漿將全部展開(kāi)施工，注漿先施工周邊外圍布置點(diǎn)位，待水泥漿達(dá)到一定強(qiáng)度后再施工內(nèi)排，內(nèi)排施工壓漿時(shí)采用跳壓法施工（跳孔1～2個(gè)間隔的順序方式進(jìn)行施工）。

6.2施工方法

6.2.1三通一平。本工作包括施工場(chǎng)內(nèi)清理保護(hù)工作在施工單位進(jìn)場(chǎng)施工前完成。

6.2.2定位放樣布孔。壓密注漿施工單位根據(jù)業(yè)主提供的建筑物軸線測(cè)量放孔，施工監(jiān)理人員進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)收。根據(jù)試驗(yàn)效果布孔將多排、深淺孔搭配實(shí)施，鉆孔孔間距單排淺孔為1.60m，加密稍深孔間距為3m，前后呈梅花狀布置。行間距改為1m左右，中間一排8孔為深2.50m左右的加密稍深孔（具體以涵底面標(biāo)高控制），稍深孔兩側(cè)為1.50m左右的淺孔（以涵頂面高度控制）。

6.3下壓漿管

6.3.1壓漿管分段長(zhǎng)度設(shè)為1.50m，管口與壓漿泵連接采用高壓膠管連接。

6.3.2用振動(dòng)沉管器在預(yù)先埋設(shè)好孔位中，將帶活絡(luò)堵頭的壓漿管安放至設(shè)計(jì)標(biāo)高。若遇地下障礙物，才可以加少量水濕潤(rùn)，平常嚴(yán)禁清水鉆孔。

6.4制備漿液

按照設(shè)計(jì)漿液配合比，制備漿液待用。水泥漿設(shè)計(jì)的水灰比為0.5，按比例配制。

6.5壓漿

首先在壓漿管上裝好球閥，球閥呈工作狀態(tài)。然后將注漿管預(yù)拔500mm，再開(kāi)啟漿壓泵進(jìn)行吸收、輸漿。通過(guò)高壓管將漿液壓入注漿管內(nèi)，此時(shí)應(yīng)配合調(diào)節(jié)注漿壓力、流量，以便漿液順利壓入土體內(nèi)。灌漿時(shí)必須一次性將灌漿管放置到設(shè)計(jì)深度，從下而上進(jìn)行注漿，砂性土注漿壓力達(dá)到0.4MPa，粘性土注漿壓力達(dá)到0.5MPa，方可終止注漿。接著壓其他注漿點(diǎn)，待其漿液穩(wěn)定（一般20分鐘）后，再把注漿管提起50cm。再壓漿，穩(wěn)定，拔管至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

壓漿時(shí)應(yīng)注意是否冒漿，一旦發(fā)現(xiàn)冒漿，應(yīng)立即停止壓漿，進(jìn)行冒漿處理，在注漿過(guò)程中，水泥漿液沿土體孔隙往上串流冒出地面，稱為地表冒漿。地表冒漿處理時(shí)必須耐心細(xì)致，有時(shí)可能要多次反復(fù)處理；一般是在冒漿處用碎棉絮、麻絮或速凝水泥封堵，若封堵無(wú)效，則可采用降壓、改變水灰比或孔隙灌濃水泥漿等辦法進(jìn)行處理，水泥漿初凝后方可再次壓漿。

此外還可能存在串漿：在注漿過(guò)程中，水泥漿液從附近的注漿孔內(nèi)流出的現(xiàn)象叫串漿。發(fā)生串漿的原因是在地層中孔隙、裂縫較多，壓力較高時(shí)，相互串連造成串漿通路。處理的辦法有：適當(dāng)延長(zhǎng)相鄰孔之間的注漿間隔時(shí)間；串漿孔和注漿孔同時(shí)進(jìn)行壓漿；封堵串漿孔。

6.6拔管

每一單孔灌漿后，應(yīng)將注漿管先提起50cm，稍待片刻后再壓漿。最后拔管前，應(yīng)在注漿的同時(shí)，關(guān)閉注漿管上球管閥，然后拔出注漿管。

7注漿加固臺(tái)背原理

注漿法通過(guò)鉆孔和利用注漿設(shè)備，運(yùn)用液壓原理，通過(guò)注漿管將漿液分層均勻地注入地層中，漿液以填充、滲透和擠密等方式排出土顆粒間裂隙中的水分和空氣，并占據(jù)土顆粒間的空間，使路基孔隙比減少，強(qiáng)度提高。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，漿液將原來(lái)松散的土顆粒或裂隙膠結(jié)成一個(gè)整體，形成一個(gè)結(jié)構(gòu)新、強(qiáng)度大、防水性能高和化學(xué)穩(wěn)定性好的結(jié)合體，從而達(dá)到加固路基的目的。

注漿的機(jī)理主要有滲入性注漿、劈裂注漿和壓密注漿三種。注漿法加固臺(tái)背填土是以滲入性注漿為主，利用注漿設(shè)備將配制好的水泥漿液，通過(guò)注漿管注入臺(tái)背填料，漿液在壓力作用下滲入填土的孔隙中，與土體的土粒骨架產(chǎn)生固化反應(yīng)，使臺(tái)背填土的密實(shí)度進(jìn)一步提高，減少填土與橋臺(tái)之間的剛度差，消除因臺(tái)背填土的沉降而產(chǎn)生橋頭跳車的現(xiàn)象。

8施工質(zhì)量檢驗(yàn)

根據(jù)設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，地基處理后，請(qǐng)檢測(cè)部門(mén)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入或靜力觸探對(duì)加固土層進(jìn)行檢測(cè)。施工完成后，必須進(jìn)行一個(gè)星期的養(yǎng)護(hù)，28天后才能進(jìn)行檢測(cè)。

在后期用重型動(dòng)力觸探儀進(jìn)行臺(tái)背檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)臺(tái)背填料回彈模量均在28～34MPa之間。經(jīng)為期30天的注漿處理后，再經(jīng)武漢交科咨詢監(jiān)理有限公司中心試驗(yàn)室檢測(cè)，臺(tái)背回填實(shí)測(cè)回彈模量最小值E都大于設(shè)計(jì)回彈模量E（35MPa）。

9效益分析

臺(tái)背注漿加固處理比普通摻白灰或水泥降低成本30%～40%，并能良好地解決橋頭跳車的質(zhì)量通病，保證了工程質(zhì)量。

10結(jié)語(yǔ)

武川一級(jí)公路于2012年7月11日和10月3日分別半幅和全幅路面完工，經(jīng)過(guò)近半年的通車運(yùn)行，所有進(jìn)行注漿加固處理的臺(tái)背填土均無(wú)明顯沉降，橋頭段行車順暢。事實(shí)表明注漿技術(shù)能較好地改善臺(tái)背填土的質(zhì)量，有效地抑制了橋頭跳車現(xiàn)象，為在實(shí)踐中改善橋頭跳車提供了一種可供借鑒的方法。

參考文獻(xiàn)

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[2]何書(shū)武．橋梁臺(tái)背注漿法加固處理技術(shù)[J]．山西建筑，2006，（24）：291-292．

作者簡(jiǎn)介：熊志剛（1974-），男，武漢交科交通工程咨詢監(jiān)理中心工程師，研究方向：城市與道路；李靖宜（1985-），女，武漢交科交通工程咨詢監(jiān)理中心助理工程師，研究方向：道路與橋梁。

（責(zé)任編輯：周瓊）