淺談高速公路橋梁建設(shè)中的注漿工藝

李正垣

(云南云嶺高速公路工程咨詢有限公司，云南 昆明650200)

為進(jìn)一步研究注漿工藝在高速公路橋梁的規(guī)范使用，本文將從橋梁的地基注漿工藝著手，重點(diǎn)分析地基注漿工藝的規(guī)范化操作。由于各個(gè)地區(qū)的不同地質(zhì)條件，使用的注漿工藝、注漿設(shè)施、注漿方法、注漿材料、檢測以及監(jiān)測等各種方法也根據(jù)地質(zhì)條件的不同而有很多。其中，純靜壓注漿屬于一般使用的注漿方法之一。一般來說，注漿方法的選擇根據(jù)實(shí)際的工程情況進(jìn)行，但是，還需要以達(dá)到防沖刷為基礎(chǔ)目標(biāo)，否則就必須換一種方法進(jìn)行改進(jìn)。技術(shù)參數(shù)與施工工藝的選擇直接關(guān)系著注漿的質(zhì)量優(yōu)劣，在進(jìn)行注漿之前，應(yīng)先進(jìn)行試驗(yàn)研究，再依據(jù)試驗(yàn)研究的結(jié)果明確注漿的施工工藝以及技術(shù)參數(shù)，這樣才能保證這種工藝的順利進(jìn)行。

1 注漿施工工藝

通常情況下，注漿技術(shù)可分為靜壓注漿和高壓噴射注漿兩大類。但是根據(jù)漿液對(duì)土體的作用機(jī)理、地質(zhì)條件注漿壓力、漿液的運(yùn)動(dòng)形式以及替代方式等，又可將注漿技術(shù)劃分為滲透注漿、劈裂注漿、壓密注漿和噴射注漿四類。本文中重點(diǎn)介紹滲透注漿與壓密注漿兩種注漿工藝。

1.1 滲透注漿

滲透注漿是指在不破壞地層土顆料排列的基礎(chǔ)上，將漿液填充到土顆料孔隙中，使土顆料可以膠結(jié)成一個(gè)整體。其主要理論包括有球形擴(kuò)散理論、柱形擴(kuò)散理論等。柱形擴(kuò)散理論是指以一部分注漿管的注漿當(dāng)作研究的基點(diǎn)，在擴(kuò)散時(shí)漿液會(huì)呈柱狀。由于實(shí)際注漿操作時(shí)，漿液并不會(huì)全部為牛頓流體，而且被注介質(zhì)可能均是勻質(zhì)土，球形擴(kuò)散理論的應(yīng)用會(huì)存在一定的局限性。柱形擴(kuò)散理論與球形擴(kuò)散理論存在較多相同的假設(shè)，因此，應(yīng)用上也具有相似的局限性。

1.2 壓密注漿

壓密注漿也稱為擠壓注漿，它主要是采用鉆孔的方式使?jié)獬頋{液擠向土體，使得球形漿泡形成于注漿處。另外，由于漿液的擴(kuò)散作用，會(huì)使得球形漿泡被外力擠壓至周圍土體，并對(duì)土體也形成擠壓作用。漿液一般不會(huì)滲透到土體內(nèi)，正由于此，土體會(huì)變得更加密實(shí)，一般不會(huì)在土體上形成劈裂，這也是壓密注漿與劈裂注漿的最大不同。壓密注漿廣泛地應(yīng)用于固結(jié)地基土、抬升建筑物等很多領(lǐng)域，但是該類注漿工藝并不適應(yīng)透水性能差、含水量較高的軟勃土。

2 高速公路橋梁建設(shè)中的注漿工藝

注漿工藝是為應(yīng)對(duì)高速公路橋梁施工中出現(xiàn)的復(fù)雜地形、地質(zhì)條件，提高工程質(zhì)量而設(shè)置的重要工序。簡單地說，注漿工藝主要是將各種不同的漿液材料經(jīng)注漿輸送途徑輸送至各種復(fù)雜地層中，使地層能夠壓密、膨脹、膠結(jié)、固結(jié)等。注漿工藝包括鉆孔放樣工藝以及成孔工藝兩重點(diǎn)。筆者在下文中將結(jié)合高速公路橋梁，簡單介紹注漿工藝的具體實(shí)施方式。

2.1 注漿設(shè)計(jì)的內(nèi)容

在高速公路橋梁建筑過程中應(yīng)用注漿工藝所使用的漿液強(qiáng)度要求并不是特別嚴(yán)格，但是其析水率需相對(duì)較小，而流動(dòng)性則應(yīng)稍微大些。漿體配備時(shí)，應(yīng)該稍微提高粉煤灰的含量，如有關(guān)技術(shù)要求規(guī)定，漿體中水泥與粉煤灰的比例應(yīng)控制于3:1～4:1，但是為提高粉煤灰的含量，應(yīng)該選擇水泥:粉煤灰= 3:1，而控制水灰比為1.0左右。在進(jìn)行實(shí)際注漿操作時(shí)，不可過高地調(diào)節(jié)注漿壓力，一般控制注漿壓力為0.8～1MPa，以盡量保證原地層結(jié)構(gòu)不受注漿工藝的影響。

在給定的注漿壓力條件下，漿液施工所能擴(kuò)散的有效半徑是決定注漿效果的重要指標(biāo)。R值通常可以按照理論公式進(jìn)行估算。但是若地質(zhì)條件較為復(fù)雜或者不能準(zhǔn)確地選擇計(jì)算參數(shù)時(shí)，可采用現(xiàn)場注漿試驗(yàn)以確定注漿有效半徑。現(xiàn)場注漿試驗(yàn)確定注漿有效半徑的公式如下所示：

其中，K為滲透穩(wěn)定系數(shù)；P為注漿壓力；t為注漿的時(shí)間；n為現(xiàn)場土的空隙率；b為損失系數(shù)；r0為注漿半徑。

2.2 孔位布置

依據(jù)實(shí)際地層的不同情況，合理、有效擴(kuò)散半徑，明確排距、排數(shù)、孔距、孔數(shù)以及位置。注漿施工框架橋在進(jìn)行建設(shè)的過程中，應(yīng)先預(yù)埋好注漿管，尺寸與墻體的厚度等同。橋體兩側(cè)的每股線路正下方要預(yù)留注漿孔與注漿孔道，主要分為上、中、下三個(gè)，共計(jì)48個(gè)，框架橋進(jìn)時(shí)，隨橋體頂進(jìn)，埋設(shè)鋼化管。

2.3 注漿順序

根據(jù)橋體以及路基的實(shí)際特點(diǎn)，注漿須使用由下而上的方式逐一注漿加固。將全部的孔道初始密封蓋打開，再從最下方的孔道進(jìn)行注漿，在進(jìn)行注漿的過程中，不但要控制好粉煤灰與水泥的的混合比以及水灰比，還要將注漿的壓力嚴(yán)格控制在0.8～1MPa之間，若壓力太小，滲透效果可能不佳，有些地方還可能因注漿壓力不足而造成漿液擴(kuò)散半徑太小。如果壓力太大，就可能會(huì)影響路基的原有狀態(tài)，有些地方還可能出現(xiàn)不均勻沉降，甚至?xí)?duì)線路與行車安全造成影響。在將壓力控制較好的狀態(tài)下，到中間孔道出現(xiàn)漿液時(shí)即停止對(duì)下方孔道的注漿，封閉下孔道，再從中間開始注漿。

2.4 注漿量控制

一般來說，注漿量的體積與土的孔隙體積相同，但是，在進(jìn)行注漿的過程中，漿液還無法完全將土的孔隙體積完全填滿，而且土中的水分也占據(jù)了孔隙的一部分體積。因此，在對(duì)漿液進(jìn)行計(jì)算時(shí)，一般是乘以小于1的灌漿系數(shù)，但根據(jù)實(shí)際情況中漿液可能會(huì)流到計(jì)劃的范圍之外，因此灌注所需要的漿液總用量Q可參照下式計(jì)算：Q=K·V·n·1000，其中Q為漿液總用量（L）；K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；V為注漿對(duì)象的土量（m3）；n為土的孔隙率；。

2.5 注漿質(zhì)量的保證

為了確保加固的質(zhì)量，在確定設(shè)計(jì)需求之后，先對(duì)現(xiàn)場的注漿進(jìn)行試驗(yàn)，以明確適用的施工工藝，在施工過程還要在各個(gè)環(huán)節(jié)把好質(zhì)量關(guān)。主要包含有：材料進(jìn)入施工現(xiàn)場關(guān)，注漿材料需嚴(yán)格按照規(guī)范要求，禁止采用劣質(zhì)水泥工程放樣關(guān)；工程放樣關(guān)，必須對(duì)每次放樣進(jìn)行復(fù)核，確保精準(zhǔn)無誤；實(shí)踐施工操作關(guān)，注漿的參數(shù)必須嚴(yán)格把關(guān)。

在進(jìn)行注漿之前應(yīng)該預(yù)留注漿孔道，依據(jù)線路與高速公路橋梁的實(shí)際情況，在進(jìn)行橋體墻體澆筑時(shí)需預(yù)留到合適的位置。在進(jìn)行注漿的過程中，必須使用標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量工具，嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)配方、配料以及施工，注漿必須嚴(yán)格參照程序施工，每孔進(jìn)漿必須準(zhǔn)確，注漿的壓力必須嚴(yán)格控制在0.8MPa～1MPa之間，并由專業(yè)人員操作，若出現(xiàn)壓力突然上升或從孔壁溢漿的現(xiàn)象，則需立刻停止注漿。每孔的注漿量必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，出現(xiàn)跑漿或者漏漿時(shí)，應(yīng)采取合適的措施解決，保證注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)格控制好地面高程的情況，避免地面隆起。

結(jié)語

注漿技術(shù)在水電與建設(shè)行業(yè)中的發(fā)展相對(duì)較成熟，并制定了相關(guān)的技術(shù)規(guī)范。但是，對(duì)于高速公路橋梁施工的加固處理中，注漿工藝規(guī)范還尚未成熟。根據(jù)具體工程的實(shí)際情況，進(jìn)行注漿的方法是否符合防沖刷的預(yù)期目標(biāo)，還需要進(jìn)行一定的研究調(diào)整。筆者依據(jù)一線的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)參數(shù)與施工工藝的合理選擇是直接關(guān)系注漿質(zhì)量的因素，為了確保此工藝的順利進(jìn)行，在進(jìn)行注漿之前，先進(jìn)行試驗(yàn)研究，以確定注漿的漿施工工藝與技術(shù)參數(shù)。再進(jìn)行大面積的注漿施工，以確保工程的質(zhì)量。

[1]廖成林，朱海亞，楊玉銀.超前探水預(yù)注漿技術(shù)在南水北調(diào)東線穿黃隧洞工程施工中的應(yīng)用[J].四川水力發(fā)電，2010，29（3）：68-70.