灌漿法在橋梁隧道施工中的運(yùn)用研究

張義堂

（廣東冠粵路橋有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

灌漿法加固橋梁、隧道都具有良好的適用性，開展橋梁、隧道施工時(shí)，通過(guò)合理應(yīng)用灌漿技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)橋體、隧道主體結(jié)構(gòu)的加固，使之達(dá)到更為理想的狀態(tài)。灌漿法加固的形式較為多樣，施工期間需要結(jié)合工程的具體情況與需求，并根據(jù)橋梁、隧道工程的各種影響因素進(jìn)行綜合考慮，以有效優(yōu)化施工方案，提高工程總體質(zhì)量。

1 灌漿法技術(shù)優(yōu)勢(shì)與分類

1.1 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

灌漿法施工標(biāo)準(zhǔn)主要包括強(qiáng)度控制和質(zhì)量控制。強(qiáng)度控制標(biāo)準(zhǔn)主要指的是灌漿施工完成后，挖填土的承載力應(yīng)達(dá)到130kPa，淤泥的承載力應(yīng)達(dá)到80kPa，復(fù)合地基的承載力應(yīng)當(dāng)達(dá)到130kPa。質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)需要結(jié)合具體施工要求和相應(yīng)規(guī)范來(lái)確定。

相比于其他類型的施工技術(shù)，灌漿法的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾方面：

第一，利用灌漿法可以進(jìn)行有效的填充施工，起到良好的堵漏作用。

第二，灌漿法施工技術(shù)可以顯著提升橋梁、隧道等工程項(xiàng)目的抗?jié)B效果，降低滲透量，進(jìn)而提高工程的整體施工質(zhì)量。

第三，灌漿法施工技術(shù)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的加固，進(jìn)一步提高工程項(xiàng)目的強(qiáng)度。

第四，項(xiàng)目施工期間，灌漿法可有效處理沉降問(wèn)題[1]。圖1 為灌漿法常見施工流程。

1.2 灌漿法分類

灌漿法主要可分為四種類型。

第一，滲透灌漿法。借助滲透作用，可以將巖體或建筑物所需的漿液輸送到相應(yīng)位置，如巖土表層位置，使?jié){液與巖土層有效結(jié)合在一起，進(jìn)而構(gòu)成一個(gè)整體，提高建筑或巖體的承載能力。

第二，壓密灌漿法。應(yīng)用該方法時(shí)，需要施工人員使用專業(yè)的高壓噴射設(shè)備，將預(yù)先制備好的漿液通過(guò)高壓噴射的方式輸送至巖石或結(jié)構(gòu)的縫隙中，起到填充與加固作用。由于高壓噴射方式能延長(zhǎng)漿液輸送距離，所以該方法的使用范圍較為廣泛。

第三，電化學(xué)灌漿法。應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，需要采用電滲方式，將電源和巖體、結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，使之形成一個(gè)完整的電路，通過(guò)不斷灌注漿液，起到加固巖體或結(jié)構(gòu)的作用。與滲透灌漿法、壓密灌漿法相比，電化學(xué)灌漿法可實(shí)現(xiàn)對(duì)漿液的精確控制，應(yīng)用范圍比較廣泛。

第四，填充灌漿法。該方法在橋梁、隧道施工中的運(yùn)用較為廣泛。受到地質(zhì)坍塌等因素的影響，地面可能出現(xiàn)一些大型裂縫、空洞或溶洞結(jié)構(gòu)，需要采用該方法進(jìn)行加固處理。此外，橋梁施工完成后，由于長(zhǎng)時(shí)間的荷載作用，結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)明顯的坍塌問(wèn)題，此時(shí)也可利用填充灌漿法進(jìn)行加固。

總之，不同灌漿方法的適用條件不同，施工期間需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及施工需求，選用合理可行的灌漿方法。

2 灌漿法應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 做好準(zhǔn)備工作

對(duì)于橋梁工程，使用灌漿法主要是處理橋臺(tái)、墩臺(tái)等位置的裂縫問(wèn)題（見圖2）。同時(shí)，由于隧道施工環(huán)境較為復(fù)雜，且圍巖結(jié)構(gòu)的高度、跨度大，因而需要利用灌漿法進(jìn)行襯砌裂縫、空洞等問(wèn)題的處理（見圖3）。

圖2 橋梁灌漿法應(yīng)用

圖3 隧道灌漿法應(yīng)用

相較于橋梁結(jié)構(gòu)，隧道工程灌漿施工的操作難度相對(duì)較大，尤其是洞口裂縫、防滲水位置的施工，一定要做好前期的準(zhǔn)備工作。首先，灌漿之前要明確灌漿位置，施工人員需要提前做好標(biāo)識(shí)，根據(jù)實(shí)際工程結(jié)構(gòu)，合理選擇灌漿材料。例如，進(jìn)行隧道工程施工時(shí)，要提前進(jìn)行施工半徑的測(cè)量，并做好灌漿孔間距的設(shè)置。其次，做好漿液比例的科學(xué)制備，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況與施工技術(shù)制訂施工計(jì)劃，確保施工的有序開展。最后，施工之前要做好施工隊(duì)伍的選擇和培訓(xùn)，施工過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)施工質(zhì)量的管控。

2.2 施工流程

2.2.1 合理設(shè)置鉆機(jī)位置并開展鉆孔作業(yè)

開展橋梁、隧道工程施工時(shí)，常采用灌漿法進(jìn)行加固處理工作。若是鉆機(jī)鉆桿和鉆孔的孔心不能保持在同一條直線上，會(huì)增加鉆孔誤差，影響鉆孔質(zhì)量與灌漿質(zhì)量，因此施工期間要根據(jù)施工圖紙，準(zhǔn)確設(shè)置鉆孔位置，并設(shè)置好鉆機(jī)設(shè)備，保證鉆機(jī)的垂直度。施工時(shí)，還要確保鉆機(jī)安裝穩(wěn)固，以免影響施工質(zhì)量。

2.2.2 灌漿施工打孔

由于橋梁、隧道項(xiàng)目不同，打孔的半徑也存在差異，需要結(jié)合實(shí)際情況選擇合理的鉆頭。打孔時(shí)要保證鉆頭和結(jié)構(gòu)面之間保持垂直。如果鉆孔過(guò)程中遇到軟黏土或粉狀黏土地層，需要下設(shè)導(dǎo)管，并進(jìn)行導(dǎo)管管壁防護(hù)，防止灌漿孔堵塞，避免粉狀土體進(jìn)入灌漿孔中，影響正常施工。

2.2.3 注漿管的安裝及灌漿噴射

其一，使用灌漿法開展橋梁、隧道工程加固，需要根據(jù)施工圖紙要求，進(jìn)行注漿管的安裝，并將注漿管埋設(shè)到預(yù)先設(shè)置的地層深度。施工中要加強(qiáng)對(duì)注漿管安裝質(zhì)量的控制，可采用射水方式進(jìn)行施工，并防止泥砂堵住注漿管的端部位置。

其二，灌漿期間需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況與設(shè)計(jì)要求，選用合理的灌注技術(shù)。橋梁、隧道工程一般采用高壓擺噴的方式開展灌漿噴射作業(yè)。

其三，施工時(shí)要控制好每一側(cè)的孔距與厚度，保證良好的灌漿效果。施工時(shí)要重點(diǎn)控制水壓、氣壓等參數(shù)，并定期進(jìn)行注漿管路檢查，防止發(fā)生管路破裂等問(wèn)題。

其四，施工時(shí)要做好漿液返漿狀況的研究，控制灌漿速度，注漿管達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，可以將適量的漿體灌入，噴桿提升后，應(yīng)將其放置在預(yù)定的位置，提高灌漿效果。

其五，開展地基灌漿作業(yè)時(shí)，應(yīng)將制備好的水泥漿液全部灌入管道內(nèi)部，且現(xiàn)場(chǎng)的管路應(yīng)當(dāng)完整排列，灌漿作業(yè)要使用專業(yè)設(shè)備。

其六，灌漿施工期間，要確保灌漿設(shè)備處于良好的工作狀態(tài)。此外，應(yīng)結(jié)合施工進(jìn)度，預(yù)先制備好漿液等材料，防止出現(xiàn)施工中斷問(wèn)題[2]。

2.2.4 漿液回填、沖洗及設(shè)備移位

首先，利用灌漿法進(jìn)行橋梁、隧道施工時(shí)，灌漿作業(yè)結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)開展回填作業(yè)，將底層的漿液分離出來(lái)，確保土體上方充分回填，保證橋梁、隧道工程施工質(zhì)量。

其次，沖洗作業(yè)期間，施工人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況采取適宜的沖洗方式，保證注漿管的應(yīng)用效果。

最后，沖洗作業(yè)結(jié)束后，要進(jìn)行設(shè)備移位。在這一過(guò)程中，應(yīng)將注漿管快速移動(dòng)到下一個(gè)孔洞上，并重復(fù)上述施工流程。

2.3 施工要點(diǎn)

2.3.1 做好灌漿材料選擇

灌漿材料對(duì)加固質(zhì)量有重要影響。常見的灌漿材料有粒狀漿材、化學(xué)漿材及水泥漿材等。進(jìn)行軟土路基處理時(shí)，可以選用粒狀漿材，這類漿材的價(jià)格較低、施工操作方便，但此類漿材不宜應(yīng)用于防滲、堵水灌漿工程中。化學(xué)漿材注入性強(qiáng)，在橋梁、隧道的防滲、堵漏、加固施工中有廣泛應(yīng)用。水泥漿液的強(qiáng)度較高，且有良好的抗?jié)B性能，制漿過(guò)程簡(jiǎn)單、施工操作方便，在橋梁、隧道施工中有廣泛應(yīng)用[3]。在實(shí)際施工中，應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況選擇適宜的灌漿材料。

2.3.2 控制好灌漿壓力

灌漿法施工主要是借助液壓、氣壓或電化學(xué)原理，將預(yù)先制備好的漿液打入相應(yīng)地層或結(jié)構(gòu)中。因此，施工期間要控制好灌漿壓力。灌漿壓力主要受漿液材料、灌漿方法及地層狀況的影響。施工期間，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況及所選擇的灌漿材料，設(shè)定好灌漿壓力參數(shù)。如果使用電化學(xué)灌漿法，灌漿壓力一般要比水泥灌漿法的壓力小，淺層灌漿的壓力要比深層灌漿的壓力小，如果地層的滲透系數(shù)較大，要適當(dāng)減少灌漿壓力。

2.3.3 合理計(jì)算漿液擴(kuò)散距離

準(zhǔn)確計(jì)算漿液的有效擴(kuò)散距離，不僅可以加速工程施工進(jìn)度，也有助于施工成本控制。漿液擴(kuò)散距離受灌漿時(shí)間、壓力及現(xiàn)場(chǎng)裂縫深度等因素的影響，與地層或結(jié)構(gòu)的滲透系數(shù)也有密切的聯(lián)系。此外，漿液的擴(kuò)散距離往往隨漿液注入時(shí)間的變化而變化，因此還需要結(jié)合注漿時(shí)間，對(duì)漿液的黏結(jié)度、濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保注漿時(shí)間與漿液壓力相適應(yīng)[4]。

2.3.4 控制好漿液凝固時(shí)間

受漿液材料性質(zhì)的影響，漿液凝固時(shí)間存在一定的差異。為此，應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的工程條件與現(xiàn)場(chǎng)施工要求，對(duì)漿液凝固時(shí)間進(jìn)行合理把控，必要時(shí)可使用添加劑調(diào)節(jié)漿液的凝固時(shí)間。例如，當(dāng)前使用較多的添加劑有膨脹劑、分散劑以及早強(qiáng)劑等。

2.3.5 做好組織管理工作

進(jìn)行灌漿法施工時(shí)，還要全面做好各項(xiàng)組織管理工作。例如，根據(jù)橋梁、隧道工程的實(shí)際情況及設(shè)計(jì)要求，預(yù)先做好各類工程資料的分析，在此基礎(chǔ)上制訂可行、合理的施工計(jì)劃；施工期間做好各類設(shè)備、材料質(zhì)量的管理；現(xiàn)場(chǎng)建立完善的驗(yàn)收制度，對(duì)各個(gè)施工環(huán)節(jié)加強(qiáng)監(jiān)督與管理，并切實(shí)做好驗(yàn)收工作等，確保施工質(zhì)量滿足要求。

2.4 隧道施工注意事項(xiàng)

相比于橋梁工程，灌漿法在隧道工程中的應(yīng)用受到現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境、隧道自身結(jié)構(gòu)等眾多因素的限制，施工難度較大。因此，施工人員要注意作業(yè)條件的變化，適時(shí)采取相應(yīng)的措施，以保證施工順利推進(jìn)、質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

其一，在襯砌結(jié)構(gòu)灌漿施工中，應(yīng)做好施工工序的合理安排。灌漿過(guò)程中，如果灌漿位置出現(xiàn)帷幕，應(yīng)及時(shí)開展回填灌漿，再開展帷幕灌漿施工（見圖4）。進(jìn)行帷幕灌漿施工時(shí)，施工人員要先搭設(shè)防滲帷幕，并做好水平處理與垂直處理[5]。

圖4 帷幕注漿

其二，施工過(guò)程中要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，合理使用鋼板等材料。例如，開展襯砌作業(yè)時(shí)，一般需要在混凝土澆筑完成后添加鋼板。

其三，進(jìn)行隧道回填施工時(shí)，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%以上才能開展后續(xù)施工。在混凝土強(qiáng)度的計(jì)算上，應(yīng)將混凝土齡期作為重要參考依據(jù)。

其四，隧道工程中，襯砌結(jié)構(gòu)施工結(jié)束2 周左右才能開展灌漿施工，施工時(shí)必要情況下可在混凝土中加入適量早強(qiáng)劑，進(jìn)而使混凝土較早地達(dá)到強(qiáng)度要求。

其五，由于隧道內(nèi)部空間狹小，施工時(shí)要合理組織現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)械設(shè)備與人員，保證施工安全，平衡好施工進(jìn)度與質(zhì)量之間的關(guān)系，確保各項(xiàng)施工工作有序開展。

3 結(jié)語(yǔ)

橋梁、隧道工程施工建設(shè)期間，通常會(huì)用到灌漿法施工工藝。施工過(guò)程中要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選用合理、可行的灌漿施工方法，在此基礎(chǔ)上要重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)鉆機(jī)位置、打孔過(guò)程的質(zhì)量控制，并合理安裝注漿管，做好灌漿噴射、漿液回填、沖洗及設(shè)備移位等工作，加強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，確保加固施工質(zhì)量滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。