高鐵涵洞地基注漿固結(jié)止沉施工技術(shù)及實(shí)踐★

王清江 王 悅

(重慶工商職業(yè)學(xué)院，重慶 401520)

1 概述

渝黔鐵路2標(biāo)段DK14-760蓋板箱涵，基礎(chǔ)、邊墻及蓋板均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，跨徑3 m，高4 m，地基為軟基，設(shè)計(jì)采用水泥攪拌樁加固，樁徑50 cm，間距1 m×1 m,涵洞長(zhǎng)30 m，共9段，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長(zhǎng)3 m，涵節(jié)間設(shè)有沉降縫，縫寬3 cm，涵洞頂路堤填土厚6 m。涵洞施工完成，回填路堤填方過(guò)程中，涵洞發(fā)生了不均勻沉降，各段間沉降縫變形，涵節(jié)蓋板及基礎(chǔ)邊墻沉降縫拉開(kāi)寬度大小不一，沉降縫寬度變形后上大下小，沉降縫兩側(cè)涵節(jié)上下錯(cuò)動(dòng)變形，部分涵節(jié)段混凝土邊墻開(kāi)裂。變形隨路堤填方施工進(jìn)展不斷發(fā)展，呈持續(xù)變形狀態(tài)。變形最嚴(yán)重段在5段,6段涵節(jié)間(路基右線中線附近)。底部拉開(kāi)2 cm，3段,4段間上下錯(cuò)動(dòng)變形明顯，錯(cuò)動(dòng)距離3 cm。根據(jù)變形情況判斷該涵為不均勻沉降變形，為了防止涵洞因變形而破壞，路堤填方被迫暫停施工。

2 涵洞沉降原因分析

箱涵沉降變形發(fā)生在涵洞施工完成后頂部路堤填筑過(guò)程中，且隨路堤填筑施工，箱涵沉降加速，表現(xiàn)為涵節(jié)錯(cuò)動(dòng)，不均勻沉降。經(jīng)分析，涵洞沉降原因一是由于涵底軟基，水泥攪拌樁加固施工及樁頂部50 cm碎石褥墊層施工質(zhì)量存在問(wèn)題；二是路堤填筑施工時(shí)，機(jī)械設(shè)備作業(yè)及填土重力影響加速了箱涵沉降。

3 涵洞止沉施工技術(shù)方案

涵洞地基加固止沉處置方案選擇。

結(jié)合地形地質(zhì)情況，采取懸掛式垂直灌漿固結(jié)方案。鉆孔穿過(guò)原地基進(jìn)入中風(fēng)化巖層，高壓注漿后形成垂直固結(jié)體。固結(jié)注漿鉆孔沿基礎(chǔ)頂兩側(cè)各布置3排，排距1.5 m，呈梅花形布置，路基寬13.8 m，計(jì)60孔。箱涵里面每個(gè)沉降縫處布設(shè)3個(gè)孔，8條沉降縫，共計(jì)24孔，全涵鉆孔共計(jì)84個(gè)。

涵洞地基加固止沉布孔形式見(jiàn)圖1。

4 懸掛式垂直灌漿固結(jié)止沉施工實(shí)踐

4.1 鉆孔

鉆孔采用XY-2型地質(zhì)鉆機(jī)，配備金剛石鉆頭及合金鉆頭，按排序自上而下分段鉆孔，孔位偏差不大于10 cm。

4.2 沖洗及壓水

對(duì)先導(dǎo)孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)，測(cè)定土體滲透性，修定灌漿壓力及灌漿量。

4.3 灌漿施工

1)灌漿材料，采用水泥漿或泥漿，泥漿采用膨潤(rùn)土制拌。

2)灌漿設(shè)備，灌漿泵能承受7.5 MPa以上壓力，排量宜大于60 L/min，確保三缸泵運(yùn)行平穩(wěn)。在灌漿泵的進(jìn)回漿口處均安裝有壓力表，壓力表讀數(shù)誤差不超過(guò)5%。

3)灌漿工藝。

懸掛式垂直灌漿固結(jié)止沉施工技術(shù)，灌漿時(shí)在孔口安裝封閉器，用鉆桿做進(jìn)漿管，漿液由鉆桿與孔壁之間的間隙中返回，射漿管距孔底0.5 m，在回漿管上安裝調(diào)壓閥和壓力表，在進(jìn)漿管上安裝流量計(jì)，灌漿過(guò)程中灌漿壓力和漿液注入量的記錄采用長(zhǎng)江科學(xué)院研制的CJY-n型灌漿自動(dòng)記錄儀，每一鉆灌段結(jié)束后，不待凝即進(jìn)行下一段鉆灌，直至終孔。施工順序?yàn)殂@孔→沖洗→壓水→灌漿→鉆灌下一段→終孔驗(yàn)收→封孔。高壓循環(huán)式灌漿示意圖如圖2所示。

a.孔口管埋設(shè)。

孔口管采用與孔徑相匹配的無(wú)縫鋼管，一般直徑為89無(wú)縫鋼管。

b.壓力控制。

灌漿時(shí)應(yīng)盡快達(dá)到設(shè)計(jì)壓力，壓力表指針擺動(dòng)范圍應(yīng)小于灌漿壓力的20%。

灌漿過(guò)程中注入率較大時(shí)，可采用分級(jí)升壓或間歇升壓法灌注，其壓力按表1控制。

表1 分級(jí)升壓壓力與注入率關(guān)系表

c.水灰比及變漿原則。

漿液水灰比:

灌漿漿液濃度遵循由稀到濃的原則，逐級(jí)改變，普通水泥漿液分為2∶1，1∶1，0.8∶1，0.6∶1四個(gè)配比。

變漿原則:

灌漿過(guò)程中，壓力(注入率)不變，注入率持續(xù)減少(壓力持續(xù)升高)，不變漿；當(dāng)注入量大于300 L或灌注時(shí)間大于1 h且壓力不變時(shí)，變濃一級(jí)；當(dāng)注入率大于30 L/min時(shí)，可越一級(jí)變漿。灌漿過(guò)程中每15 min～30 min測(cè)記一次漿液比重和溫度。

d.返漿管的安裝控制。

各灌漿段灌漿時(shí)，射漿管管口距孔底不得大于50 cm,射漿管的外徑與鉆孔孔徑之差不大于20 mm。灌漿過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)和上下活動(dòng)射漿管，回漿管宜有15 L/min以上的回漿量，以防射漿管在孔內(nèi)因水泥漿凝固而造成孔內(nèi)事故。

e.結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

各灌漿段的結(jié)束條件：在灌漿段最大設(shè)計(jì)壓力下，注入率不大于1 L/min，持續(xù)灌注60 min，可結(jié)束灌漿作業(yè)。

但當(dāng)灌漿過(guò)程中檢測(cè)回漿比重有回濃現(xiàn)象，且回濃比重超過(guò)一個(gè)比級(jí)時(shí)，更換與進(jìn)漿水灰比同比級(jí)的新漿灌注，若更換新漿后注入率與未更換前注入率變化不明顯，則延灌30 min且總的灌漿時(shí)間不小于2 h即可結(jié)束灌漿。

f.封孔。

封孔灌漿時(shí)間不少于60 min，封孔灌漿壓力采用該灌漿孔的最大灌漿壓力，水灰比采用0.5∶1的濃漿。

4.4 灌漿孔吃漿量

灌漿孔吃漿量一般為1 m3/m～1.5 m3/m。

4.5 特殊情況處理

孔與孔串漿。

1)如被串孔正在鉆進(jìn)，則應(yīng)立即停止，并對(duì)串漿孔段采用灌漿塞堵塞，待灌漿孔灌漿完畢后再繼續(xù)鉆進(jìn)。

2)如串漿孔具備灌漿條件，且串漿量不大，可在灌漿的同時(shí)，在被串孔內(nèi)通入水流，使水泥漿液不致充填孔內(nèi)；串漿量大時(shí)，可對(duì)被串孔同時(shí)進(jìn)行灌漿。

灌漿孔段注入量大而難以結(jié)束時(shí)，可采用下列措施處理：

1)調(diào)整開(kāi)灌水灰比。

遇到注入量大的孔段，根據(jù)灌前壓水情況，調(diào)整開(kāi)灌水灰比，壓水流量超過(guò)50 L/min時(shí)，用0.8∶1開(kāi)灌；壓水流量在30 L/min～50 L/min時(shí)，用1∶1開(kāi)灌。

2)采取間歇、限量措施。

當(dāng)采用最濃一級(jí)漿液灌漿時(shí)，吸漿量很大且一直升不起壓力的灌段，采用間歇灌漿，經(jīng)多次復(fù)灌仍不起壓或吸漿量減少不明顯的，改灌水泥砂漿和膏狀漿液(0.35∶1左右，加膨潤(rùn)土)。

3)灌注速凝漿液。

在采取間歇、限量措施后仍無(wú)法達(dá)到灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，在漿液中擬摻加無(wú)堿速凝劑(SA-160)，并在灌注時(shí)控制注入率不大于20.0 L/min。

5 結(jié)語(yǔ)

建筑沉降變形病害越來(lái)越多，隨著技術(shù)的進(jìn)步，病害處置方案也越來(lái)越先進(jìn)，但地基注漿固結(jié)作為最常用的止沉處置方案之一，以其經(jīng)濟(jì)，高適應(yīng)性等優(yōu)勢(shì)應(yīng)用越來(lái)越廣，懸掛式垂直灌漿固結(jié)止沉施工技術(shù)作為處置軟弱地基沉降引起的建筑沉降變形病害有效的方法，其應(yīng)用前景將越來(lái)越廣闊。本工程應(yīng)用實(shí)踐中按要求完成了任務(wù)，確保了高鐵路堤的順利施工，并取得了較好的效果。