橋涵臺背注漿加固工法

熊志剛　李靖宜

摘要：文章通過對武川公路的臺背回填注漿的處理和分析，總結出多項經驗措施，結合武漢市東西湖區近幾年新建、改建的道路干線的橋頭、涵頭不同程度的跳車現象，就臺背填土注漿施工進行加固的方法具體展開，其中有些措施值得推廣應用。

關鍵詞：臺背注漿；橋頭跳車；基礎沉降；地基處理；注漿原理

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）01-0061-03

1概述

武漢至漢川一級公路（簡稱武川一級公路）是屬于東西湖區舵落口至新溝鎮段的改造工程，全線大多數涵洞屬老路路基開挖新建；東西湖區淺層軟弱土層普遍發育，蓋板涵、小橋臺背填土受填土位置、當地地質條件、施工條件及來料材料的限制，臺背填料無法密實透徹，難以達到理想的壓實度，特別是地下水水位較高（達1.20～2.50m）、局部來料塊石之間空隙大，施工無法密實太好。就本身臺背填土如何有效地一次性施工密實而言，也是路橋結合部位施工中經常遇到的一個難題。如果臺背填土密實程度不夠，由此可能會造成對今后的臺背填土基礎與涵洞基礎沉降較明顯的差異。為了確保今后通車的穩定性，盡量避免或減小今后橋頭跳車現象，受建設方的委托，湖北省地質勘察基礎工程公司承擔了本項目基礎注漿加固的試驗工作

任務。

具體試驗涵洞數量及位置根據建設方現場要求而定；現場試驗工點定為該路線二標、四標選出的兩道涵進行。試驗后進行開挖斷面檢查效果后全線展開注漿加固。我監理中心通過鉆孔壓漿的施工方案，在工程實踐中掌握了其施工技術，對之進行總結形成了本工法。

2工法特點

（1）施工機械比較簡單。一般采用TXV-150型地質鉆機一臺，BW-250/50型水泥漿泵兩臺，JW-180型灰漿攪拌機兩臺，進行注漿成型。

（2）操作簡單，勞動強度低，施工安全。

（3）施工速度快，見效快。

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

3適用范圍

適用于橋涵臺背填料為砂礫、石料的路堤加固處理。

4涵洞臺背壓漿加固試驗過程

4.1壓漿試驗具體經過

開始第一批臺背填土壓漿主要是用水泥凈漿施工，但因為臺背填料多為塊石、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，我們對第二批注漿孔施工工藝進行了改進，采用了砂漿工藝，按照水利壩址注漿加固規范摻砂比例要求（水泥與砂比例最大不大于1：2，實際水泥與砂比例1：1.6）進行壓漿。結果表明，水泥用漿量可明顯降低。

4.2注漿用料情況分析

4.2.1兩處試驗涵分別用掉材料的多少說明臺背填土局部明顯存在的欠密實狀態不一樣。四標試驗涵采用塊石回填，孔隙較大，均勻性稍差，壓實度難以控制，最終也導致了充填的砂漿量比較高。通過前后孔的注漿量的遞減，也說明首次注漿充填，漿液擴散有一定距離，且對基礎密實程度具有明顯改善。

4.2.2根據全線標段對比可以看出，注漿量的多少與填料粒徑的大小成正比也說明注漿量小的其臺背回填料密實狀態要好些。

4.2.3鉆孔超出臺背深度進入涵洞下墊層，表現出吃漿量會增加較明顯，該現象也說明注漿過程中，隨著漿液的壓力不斷增加，漿液會滲透到能夠到達的任何一個較近的低壓地方，最終會擠出孔隙間充填的水體（終止注漿壓力越大、持速時間越長，基礎吃漿量會越多，充填密實越徹底）。

4.3施工涵洞臺背開挖檢驗結果及分析

高壓注漿對加固密實臺背填土路基具有明顯的改善效果。開挖見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范圍內吃漿量不均勻，且個別注漿量少的孔位上部1.20m深度范圍內只見有一根柱樁外形，周邊土體肉眼看不出明顯的效果，說明還未完全達到施工設計很理想的程度。

5試驗段結論

（1）根據試驗段臺背填土的注漿量級直觀結果表明：壓漿加固對基礎密實效果較明顯，根據注漿量結合臺背填土體積分析，估計對今后臺背填土基礎下沉量至少可減少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主要工程技術要求

6.1壓密注漿實施技術方案

6.1.1地基采用新鮮普通硅酸鹽325號水泥進行加固處理，注漿平均深度范圍3.50m。具體布置見施工布置圖。施工要點如下：

（1）因考慮到現場料源的實際情況，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以地表面冒漿為控制原則。

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

6.1.2壓密注漿將全部展開施工，注漿先施工周邊外圍布置點位，待水泥漿達到一定強度后再施工內排，內排施工壓漿時采用跳壓法施工（跳孔1～2個間隔的順序方式進行施工）。

6.2施工方法

6.2.1三通一平。本工作包括施工場內清理保護工作在施工單位進場施工前完成。

6.2.2定位放樣布孔。壓密注漿施工單位根據業主提供的建筑物軸線測量放孔，施工監理人員進行復核驗收。根據試驗效果布孔將多排、深淺孔搭配實施，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（具體以涵底面標高控制），稍深孔兩側為1.50m左右的淺孔（以涵頂面高度控制）。

6.3下壓漿管

6.3.1壓漿管分段長度設為1.50m，管口與壓漿泵連接采用高壓膠管連接。

6.3.2用振動沉管器在預先埋設好孔位中，將帶活絡堵頭的壓漿管安放至設計標高。若遇地下障礙物，才可以加少量水濕潤，平常嚴禁清水鉆孔。

6.4制備漿液

按照設計漿液配合比，制備漿液待用。水泥漿設計的水灰比為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。然后將注漿管預拔500mm，再開啟漿壓泵進行吸收、輸漿。通過高壓管將漿液壓入注漿管內，此時應配合調節注漿壓力、流量，以便漿液順利壓入土體內。灌漿時必須一次性將灌漿管放置到設計深度，從下而上進行注漿，砂性土注漿壓力達到0.4MPa，粘性土注漿壓力達到0.5MPa，方可終止注漿。接著壓其他注漿點，待其漿液穩定（一般20分鐘）后，再把注漿管提起50cm。再壓漿，穩定，拔管至設計標高。

壓漿時應注意是否冒漿，一旦發現冒漿，應立即停止壓漿，進行冒漿處理，在注漿過程中，水泥漿液沿土體孔隙往上串流冒出地面，稱為地表冒漿。地表冒漿處理時必須耐心細致，有時可能要多次反復處理；一般是在冒漿處用碎棉絮、麻絮或速凝水泥封堵，若封堵無效，則可采用降壓、改變水灰比或孔隙灌濃水泥漿等辦法進行處理，水泥漿初凝后方可再次壓漿。

此外還可能存在串漿：在注漿過程中，水泥漿液從附近的注漿孔內流出的現象叫串漿。發生串漿的原因是在地層中孔隙、裂縫較多，壓力較高時，相互串連造成串漿通路。處理的辦法有：適當延長相鄰孔之間的注漿間隔時間；串漿孔和注漿孔同時進行壓漿；封堵串漿孔。

6.6拔管

每一單孔灌漿后，應將注漿管先提起50cm，稍待片刻后再壓漿。最后拔管前，應在注漿的同時，關閉注漿管上球管閥，然后拔出注漿管。

7注漿加固臺背原理

注漿法通過鉆孔和利用注漿設備，運用液壓原理，通過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，并占據土顆粒間的空間，使路基孔隙比減少，強度提高。經過一段時間后，漿液將原來松散的土顆粒或裂隙膠結成一個整體，形成一個結構新、強度大、防水性能高和化學穩定性好的結合體，從而達到加固路基的目的。

注漿的機理主要有滲入性注漿、劈裂注漿和壓密注漿三種。注漿法加固臺背填土是以滲入性注漿為主，利用注漿設備將配制好的水泥漿液，通過注漿管注入臺背填料，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生固化反應，使臺背填土的密實度進一步提高，減少填土與橋臺之間的剛度差，消除因臺背填土的沉降而產生橋頭跳車的現象。

8施工質量檢驗

根據設計和規范要求，地基處理后，請檢測部門進行標準貫入或靜力觸探對加固土層進行檢測。施工完成后，必須進行一個星期的養護，28天后才能進行檢測。

在后期用重型動力觸探儀進行臺背檢測時，發現臺背填料回彈模量均在28～34MPa之間。經為期30天的注漿處理后，再經武漢交科咨詢監理有限公司中心試驗室檢測，臺背回填實測回彈模量最小值E都大于設計回彈模量E（35MPa）。

9效益分析

臺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量通病，保證了工程質量。

10結語

武川一級公路于2012年7月11日和10月3日分別半幅和全幅路面完工，經過近半年的通車運行，所有進行注漿加固處理的臺背填土均無明顯沉降，橋頭段行車順暢。事實表明注漿技術能較好地改善臺背填土的質量，有效地抑制了橋頭跳車現象，為在實踐中改善橋頭跳車提供了一種可供借鑒的方法。

參考文獻

[1]公路路基施工技術規范（JTGF10-2006）[S]．北京：人民交通出版社．

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

作者簡介：熊志剛（1974-），男，武漢交科交通工程咨詢監理中心工程師，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理中心助理工程師，研究方向：道路與橋梁。

（責任編輯：周瓊）