淺談高速公路橋梁工程中的注漿技術

胡曉惠 何芳

近年來,我國國民經濟迅速發展,基礎設施建設速度不斷攀升,多條高速公路的竣工通車,我國的交通狀況得到了實質上的改善。注漿技術作為一種新型有效的方法在高速公路橋梁施工領域得到廣泛使用,注漿技術是一項應用范圍廣、實用性很強的工程技術,它能控制地基的沉降,提高橋梁的承載力,注漿壓力將成為關鍵控制參數。為了滿足橋梁結構堅固的需求,把一定材料配制成漿液,用液壓設備將其注入地層或縫隙內,使其擴散膠凝結或固化,以達到加固地層、防止滲堵漏或控制地表沉降的目的,達到橋梁的舒適性、整體性、耐久性的目標,注漿技術是地下工程施工中的重要輔助施工技術,它的效果和工程意義已越來越為人們所認識。下面就談談自己對高速公路橋梁工程中的注漿技術的膚淺看法。

1 注漿技術在高速公路橋梁工程中的應用

注漿技術在高速公路橋梁施工的加固處理中仍屬于新工藝、新方法。合理選用施工工藝和技術參數是決定高速公路橋梁注漿質量的關鍵,為順利實施公路橋梁工程中的注漿技術,在注漿之前要先進行壓水試驗,確定注漿施工工藝和技術參數,然后再大面積注漿施工,確保工程質量優良。[1]

2 注漿技術的分類

在我國高速公路橋梁工程中,注漿法的分類并沒有統一標準。按含水巖土地層揭露前后進行注漿施工可分為預注漿和后注漿;按注漿用的漿液材料又可分為水泥注漿、黏土注漿和化學注漿;按漿液產生的能量方式可分為靜壓注漿和高壓噴射注漿;按漿液在地層中的運動方式可分為滲透注漿、壓密注漿、劈裂注漿和高壓噴射注漿噴射注漿。不管怎樣分類,其灌漿機理在實際橋梁施工中有可能單獨發生,也可能幾種同時并用。單一的滲透注漿僅發生在特殊的情況下,實際工程中往往會滲透注漿和壓密注漿等一起應用。在高速公路橋梁工程中最常應用的是滲透注漿和壓密注漿兩種方法。

2.1 滲透注漿法

滲透注漿法是指在壓力作用下,不能夠破壞地層土顆粒排列的條件,用漿液填充土的孔隙和巖石的裂隙,用以排擠出孔隙和裂隙中的水和氣體,將土顆粒粘結成一個整體。滲透注漿法不改變土和巖石的結構與體積,壓力相對較小。滲透注漿法依據球形擴散理論和柱形擴散理論。球形擴散理論適用于漿液是牛頓流體,有一定的局限性。通常在點源注漿時,被注介質是均質各向同性的無勃性土。柱形擴散理論則是把注漿管的一部分注漿當做研究點,漿液呈柱形擴散。由于柱形擴散理論和球形擴散理論都存在著相似的局限性,所以對于塑性流體而言,它的滲透系數有效勃度相當于擴散半徑的函數,滲透注漿不考慮地下水運動和漿液勃時的變性影響,對高勃度漿液的誤差較大。滲透注漿只使用于中砂以上的砂性土和帶有裂隙的巖石,是建筑企業常用的一種注漿方法。[2]

2.2 壓密注漿法

壓密注漿法是通過鉆孔在土中注入極濃的漿液,在注漿點使土體壓密,注漿管端部形成球形或圓柱形的漿泡,伴隨著漿泡尺寸的不斷擴大,產生較大的上抬力致使地面抬動,漿液能夠使松軟的地層擠壓密實,此法常用來調整橋梁工程中的地基不均勻沉降。壓密注漿法的機理非常復雜,涉及到許多方面的理論,如有限變形理論、接觸理論、和固結理論等。

3 注漿技術的設計及施工工藝

3.1 注漿技術的設計

注漿施工前,首先要進行注漿技術的設計。一般把注漿施工方法放在首位,還應該考慮工程施工的地質條件、工程自身性質,依據高速公路工程施工的實踐經驗,按下例原則進行設計:如果是高速公路下伏軟弱地基的加固注漿采用水泥漿液。如果軟弱土層上部有硬殼存在時,要將它做為封壓層,無硬殼或不發育時,在地表做厚約0.5m的墊層作為封壓層。如果是上部沙礫層較多的軟弱土層,應該自上而下用分段式注漿,如果是上部沙礫層少或沒有軟弱土層時,用自上而下的分段式注漿。注漿采用花管直接打入,孔口用三角形止漿塞止漿。

3.2 注漿漿液材料的選擇

根據注漿的目的和受注體的地質條件來選擇注漿漿液材料,注漿材料一般分為粒狀漿材和化學漿材兩大類。按注漿材的特點又可分為穩定的粒狀漿材、不穩定的粒狀漿材、無機化學漿材和有機化學漿材。高速公路橋梁施工一般采用較稠漿液和使用增塑劑、高效減水劑注漿漿液材料。根據注漿的目的、工程性質、土質條件、施工技術和造價高低等因素來選擇合適的漿材及合理的漿液配比進行注漿。

3.3 注漿技術的施工工藝

(1)鉆孔放樣方法

采用鋼卷尺或皮卷尺進行注漿孔的鉆孔放樣,對鉆孔逐一進行編號。保證實際孔位和設計孔位偏差不大于5cm,每個施工點鉆孔放樣保質保量一次完成。注意路面以下的工程設施,要避開地下橫向排水管、原有錨桿和錨索,還要保證和涵洞、橋臺、其他管道、擋墻之間有一定的距離,確保施工安全。

(2)成孔工藝施工

成孔工藝施工前應組織對圖紙的會審,樁基施工用的臨時設施準備,如供水、供電、道路、排水、機器、臨設房屋等,保證在開工前一切準備就緒,平整施工場地,檢修施工機械,使機器正常作業。采用潛孔錘進行鉆孔,不得使用沖洗液水鉆。當樁凈距小于2倍樁徑且小于2.5m時,應采用間隔開挖,注漿孔為鉛垂直孔比較好,并且要保證偏差率。如果注漿過程中橋面發生的變形,可以采用兩段注漿的方法。[3]

(3)壓水試驗法

用高壓方式把水壓入鉆孔,根據巖體吸水量計算了解巖體裂隙發育情況和透水性的一種原位試驗方法,是壓水試驗法。壓水試驗法是地基處理加固注漿、樁基底注漿、堵水注漿等施工前必不可少的一個重要過程。把一定長度的鉆孔試驗段用專門的止水設備隔離出來,用水頭向鉆孔壓水,水通過孔壁周圍的裂隙向巖體內滲透,滲透的水量會趨于一個穩定值。選擇注漿工藝的參數,對介質中的可灌性進行驗證,判斷巖體透水性的強弱。可灌性好,注漿壓力自然比較低,在高速公路橋梁地基下注漿施工時,注漿可灌性的變化直接表現為壓力的變化。

總之,注漿技術作為解決高速公路橋梁施工的一種有效方法,越來越受到人們的關注。注漿是為了加固地層和堵水,提高地層承載能力和穩定性。國內外在注漿材料、注漿方法和注漿工藝、注漿機具和設備,注漿效果檢查及技術標準等諸多方面都取得了長足的進步。注漿技術將得到更好的完善,具有理論性和實際價值。

參考文獻

[1] 金立偉,盧盈,陳衛軍.鉆孔灌注樁樁端后注漿法在施工中的應用[J].浙江建筑,2008(9):(第45-47頁+第50頁).

[2] 韓慶全.后注漿法在鉆孔灌注樁中的應用[J].交通世界(建養.機械),2011(6):182～183.

[3] 徐雯,吳錫愛.灌注樁后壓漿技術在工程中的應用[J].山西建筑,2011(28):75～76.

注釋

[1] 金立偉,盧盈,陳衛軍.鉆孔灌注樁樁端后注漿法在施工中的應用[J].浙江建筑,2008(9):(第45～47頁+第50頁)

[2] 韓慶全.后注漿法在鉆孔灌注樁中的應用[J].交通世界(建養.機械),2011(6):182～183.

[3] 徐雯,吳錫愛.灌注樁后壓漿技術在工程中的應用[J].山西建筑,2011(28):75～76.