橋梁隧道施工中化學灌漿技術的應用研究

江西高新交通工程有限公司/饒守飛

南昌全景實業有限公司/鄧富

一、化學灌漿概述

化學灌漿是一種向巖石孔隙或結構裂縫中注入可固化灌漿以改善其物理和機械性能的方法。淺層部分地填充加固主要是防止板面下沉、抬升、沉降。在達到一定目的的同時，灌漿還可以發揮其他作用：

（1）防滲：目的是降低路基土的滲透性，從而消除或減少地下水的滲流，從而降低工程場地或孔隙水的壓力，增強路基土的防滲變形能力。

（2）堵水：指切斷水流，改善工程施工作業。

（3）加固：目的是改善地基或基礎的力學性能，進而恢復其完整性。

（4）減少地表沉降：降低巖土的壓縮性，從而增加巖土的變形模量，最終改善其非均質性。

（5）增強地基承載力：即提高巖土的力學強度。

（6）加固。

二、橋梁隧道工程中灌漿施工技術的實踐應用

（一）灌漿技術在路基崩塌災害修復中的應用

1.工程概況

某橋梁隧道工程已經建成并通車多年。由于長期超載碾壓和雨水侵入，路面塌陷嚴重，嚴重影響行車安全和舒適性。養護管理段采用加鋪瀝青混凝土的方法，但加鋪后不久病害又重新出現，反復加鋪后問題無法解決。

針對以上情況，建議先采用化學灌漿對軟基進行加固，再進行路面鋪筑，從根本上解決路面重復損壞的問題，達到加固路基的目的。

2.施工工藝

（1）布孔形式

路面布置兩排灌漿孔，孔距4.0m，排距1.5m，呈梅花形分布，孔深3m，如圖1所示。

圖1 灌漿布孔示意圖

（2）施工工藝

①根據孔徑圖，結合現場情況進行孔位放樣。

②成孔后，安裝灌漿管，連接管道和排水溝，做好灌漿準備。

③按照合理的水：水泥：化學漿配合比配制泥漿，用攪拌機攪拌1～3分鐘，使泥漿充分混合。

④泥漿配制后，應自上而下進行。此外，隨著壓力的增加，灌漿管的提升速度增加，進料速度增加，但速度較慢。在此過程中，應及時調整漿液的凝結時間。當土質松軟，進泥量大時，應及時調整泥漿的凝結時間，防止泥漿流失造成浪費。一般來說，漿料的凝固時間控制在90s以內。灌漿時，應控制好壓力，一般在0.1～1.5MPa之間。

⑤最終判斷：根據灌漿速度（5 L/min）、漿管提升高度（距地面0.5m）、路面變化等。即可完成單孔灌漿。

3.處治結果

經對受影響路段進行化學灌漿處理后，路段已全部完工，塌陷路面恢復順利。路面拉力處理后，線面與路面間隙均小于1cm，效果較好。

（二）灌漿技術在路基加固中的應用

1.工程概況

某環城橋隧工程地質條件較差，雜填土（主應力層）主要為雜填土（厚度1.3～3.2m，平均2.0m）、雜填土（厚度0.4～1.4m，平均0.64m）和粉細砂（厚度0.6～3.6m）。由于雜填土（kf=90 KPa）、軟塑流（kf=50 KPa）和松散飽和粉砂（標準貫入試驗平均擊數，kf=100 KPa）的松散結構，無法滿足路基上部荷載的要求，導致通車后沉降較大。為了保證該段路基的穩定性，提高路基土方的強度和變形模量，滿足上部荷載對路基承載力的要求，提出了該段路基的灌漿加固方案。

2.灌漿設計要求

（1）灌漿標準

由于均勻性差、孔隙變化差、漿液消耗不穩定等問題，作為灌漿對象之一的雜填土，不僅要通過理論漿液消耗來控制，還要通過控制漿液消耗來控制，即在不同的灌漿順序下，各段的漿液消耗都會降低。

（2）漿液擴散半徑的確定

在雜填土中，由于均勻性差，孔隙度和滲透率系數變化較大，僅用理論公式計算其擴散半徑顯然是不合理的。根據大量經驗數據，通過現場灌漿試驗，確定r值1.7m。

（3）灌漿孔位布置

灌漿孔呈梅花狀分布。假設灌漿體厚度為1.66m，灌漿孔距L=2.5m，最佳排距Rm=2.33m。

（5）灌漿壓力

（6）灌漿量

3.效果檢驗與評價

（1）效果檢驗

①灌漿資料分析

綜合抽水和單位抽水數據分析表明，灌溉段的土隙明顯減小，表明施工段地層具有良好的灌漿性能。

②靜荷載試驗

施工完成15天后，對5個代表性位置（包括2個灌漿點、2個相鄰灌漿點之間、1個相鄰灌漿點）進行靜載試驗。其他填充物頂面單點載荷為130kN或140kN，達到設計要求后停止加載。這一時期的最大沉降量僅為9.31～11.72mm，平均值為10.30mm，說明地基土尚未達到最終斷裂狀態，說明該值是承載力的標準。

③鉆孔取芯標貫試驗和深槽開挖檢查

施工完成15天后，選取12個測試點進行巖心取樣和標準滲透測試。從鉆孔中取出的巖芯樣品可以看出，這些樣品中含有大量與水泥土結合力強的水泥石。泥土和粉狀土壤粘附。試驗表明，水泥漿體密度增加，狀態由松散狀態轉變為致密狀態（e=0.637）。標準滲透試驗結果表明，其他填料的平均密度為11.2沖程，細砂的平均沖程從6沖程增加到11沖程。根據表中的標準負載能力，從100KPa增加到148KPa。溝渠開挖斷面顯示，其他填料的水泥石呈片狀、條狀，特別是在堆底面與切割墊層之間，以及土體頂面之間。

（2）效果評價

經檢查分析，其他填料能有效填充和替代真土，細砂能有效地將松散的砂層填充并壓實致密。灌漿后，三種土的強度都大大提高，沉降得到控制。

（三）灌漿技術在隧道接縫防水中的應用

1.灌漿前隧道勘查

為了了解地下水位在土壤中的分布，灌漿區是否有河床水，地下水與地下水接觸面之間是否存在薄弱帶。如果出現軟帶，注意軟帶的范圍。化學灌漿過程中，應調查具體流向、水溫、間隙水壓、流速和地下水位，并根據調查數據繪制隧道地層剖面圖。對不同土層的粒徑分布、滲透系數、孔隙率等進行了測試。根據試驗結果，選擇合適的灌漿材料，并對地面結構和埋藏條件進行檢測，為后續灌漿提供準確依據。除以上探討外，由于酸堿會對灌漿材料產生腐蝕，因此需查明灌漿層中是否含有酸堿物質，直接影響隧道接頭防水效果。對化學灌漿層進行pH測定。含強酸、強堿地層，應選用抗腐蝕材料及灌漿材料。

2.設計化學灌漿孔

在灌漿口設計中，合理設計灌漿孔，確定各孔間距及大小，防止重復灌漿、漏漿現象，采用化學灌漿技術保證隧道接頭防水。隨滲透率的增大，灌漿材料在孔位到達接縫后擴散。但是，傳統的灌漿口計算方法地質條件復雜，參數難以標定，造成設計偏差。采用工程類比法進行灌漿孔設計，通過隧洞勘察，選擇合理的孔徑。

3.施工工藝

（1）清除隧道裂縫的殘留物

隧道接頭在灌漿前必須清洗干凈，確保灌漿材料直接接觸接頭。為保證隧道連接的清潔，采用專門的吊鉤，再用高壓水沖洗隧道接頭，保證隧道接頭盡可能干凈。

（2）根據灌漿孔設計鉆孔

針對隧道地層特點，采用電錘鉆孔，按預先設計的灌漿孔設計圖紙，確定了具體直徑和距離。如有膨脹節，在膨脹節凹部設置一定數量的流通孔，流通孔深度一般應大于50cm。灌漿后，將長度約45厘米的灌漿管插入孔內。一般用鋁管或氧氣管來阻止泥漿進入井壁。

（3）灌漿材料

鉆完灌漿孔后，用手泵慢慢向孔內注入灌漿材料，直至所有孔都灌漿完畢。

（4）嵌縫

嵌縫的目的是防止泥漿冒泡，保證隧道接縫處填筑材料的質量。

（5）封孔

封孔是灌漿過程的最后一步。灌漿完成十分鐘后，用鉛絲束封孔，防止泥漿流出。

4.效果評價

隧道接縫防水采用化學灌漿技術，可防止隧道施工縫等二次襯砌結構滲漏。其影響顯而易見。可有效防止隧道接頭滲漏，解決隧道問題。

結語

當前，化學灌漿是我國橋梁隧道建設的重要手段之一。這樣，掌握了化學注入法施工人員，其主要目的就是在實際施工過程中對工程安全進行分析。灌漿法能極大地提高橋梁隧道的安全性，提高工程的整體質量，保證交通運輸的安全運行，促進我國交通運輸業的積極發展。