固結(jié)灌漿在處理橋梁地基中的應(yīng)用

龔云康

（貴州省建筑設(shè)計(jì)研究院貴州貴陽　550002）

固結(jié)灌漿在處理橋梁地基中的應(yīng)用

龔云康

（貴州省建筑設(shè)計(jì)研究院貴州貴陽550002）

當(dāng)前橋梁地基處理過程中固結(jié)灌漿技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛，工程實(shí)踐結(jié)果顯示，使用灌漿法對地基做填充和加固能夠?qū)Φ鼗M(jìn)行糾偏，在流砂防治管理的過程中更是發(fā)揮著重要作用。施工過程中建筑物基礎(chǔ)地基會出現(xiàn)差異較大的沉降，導(dǎo)致出現(xiàn)地面裂縫，選擇使用硅化水泥灌漿法能夠在短時(shí)間內(nèi)防止裂縫發(fā)展，確保建筑物與地基的安全性與穩(wěn)定性。本文以橋梁地基的加固為例，簡單介紹了固結(jié)灌漿法的作用和具體的實(shí)施方式。

固結(jié)灌漿法；橋梁；地基

引言

固結(jié)灌漿施工環(huán)節(jié)較多，涉及的工藝也比較復(fù)雜，因此其對于施工人員的操作能力有著嚴(yán)格的要求。在實(shí)際施工過程中常會出現(xiàn)由于缺少專業(yè)技術(shù)及豐富的經(jīng)驗(yàn)而引發(fā)的問題。因此，一定要重視實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的重要性，為了進(jìn)一步提升大壩固結(jié)灌漿工程的施工水平，必須不斷在工程實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，進(jìn)而提高專業(yè)技術(shù)能力。

1　固結(jié)灌漿法的一般概念

1.1固結(jié)灌漿法的施工工藝

固結(jié)灌漿法主要是用壓漿設(shè)備把漿體打入橋梁石塊的縫隙或者空隙之中，固結(jié)灌漿對石塊的加固處理是為了增加地基巖石的承載強(qiáng)度，也是為了調(diào)劑生大壩的堵水功能。固結(jié)灌漿分為高壓固結(jié)灌漿與常態(tài)固結(jié)灌漿兩種，高壓固結(jié)灌漿在處理地表深度大的巖石加固過程中，能夠克服因?yàn)樽{而造成的障礙與阻力，能夠?qū)崿F(xiàn)注漿的快速填充同時(shí)獲得較好的加固作用。而常態(tài)固結(jié)灌漿處理則是在灌漿工作結(jié)束之后的7d左右，依照注漿順序，對注漿圓柱環(huán)間做分序工作，環(huán)內(nèi)加密之后無水孔先壓入，之后再壓入進(jìn)有水孔，依照這種順序依次向下壓，并且在這個(gè)過程中同時(shí)完成灌注工作，如有必要還需要實(shí)行補(bǔ)充灌注。固結(jié)灌漿的施工順序依次是先鉆孔之后進(jìn)行沖洗，然后再接著開展壓水實(shí)驗(yàn)，開展灌漿操作，最后是封孔。封孔之后等水泥固結(jié)便可開展檢查操作，檢查有沒有補(bǔ)充灌漿的要求，依照一般設(shè)計(jì)，灌漿孔直徑不可在38mm以下，雙層鋼筋襯砌段依照具體的施工設(shè)計(jì)圖施工灌漿工序。

1.2固結(jié)灌漿開展過程中需注意的問題

現(xiàn)如今很多的橋梁工程會使用固結(jié)灌漿的方式開展施工建設(shè)。在某種特殊的地質(zhì)環(huán)境中，工程施工過程中對固結(jié)灌漿施工采用混凝土封閉法完成施工建設(shè)，持續(xù)兩個(gè)月時(shí)間進(jìn)行基礎(chǔ)約束混凝土的連續(xù)性澆筑，以解決固結(jié)灌漿施工過程中出現(xiàn)的困難和問題。如果在灌漿過程中出現(xiàn)滲漏、漿體外流等現(xiàn)象，可以通過表層堵塞、嵌縫、減小壓力、加大漿體濃度等方式解決。在灌漿過程中如果出現(xiàn)漿體在孔之間串通的情況，則有以下解決方案：①當(dāng)發(fā)現(xiàn)重新灌漿時(shí)吸收率明顯降低或者完全不吸漿的情況，要及時(shí)補(bǔ)孔進(jìn)行灌漿；②如果串通孔間都符合灌漿基本要求時(shí)，可實(shí)行孔泵一對一的模式進(jìn)行灌注；③如果串通孔之間不符合灌漿基本要求時(shí)，先用塞子將串孔堵住，當(dāng)灌漿孔流程結(jié)束后，掃孔、清洗并給串通孔繼續(xù)灌漿。其它需要注意的是，一旦發(fā)生緊急情況需要中斷灌漿，中斷的時(shí)間盡量不要超過30min，否則需要立即沖洗鉆孔并重新開始。另外，需要預(yù)先統(tǒng)計(jì)涌水的壓力和涌水量，再對涌水孔進(jìn)行灌漿，對涌水段需要獨(dú)立施工，施工時(shí)最好增加灌漿壓力并盡量縮短段長，按照標(biāo)準(zhǔn)完成灌漿后，還要進(jìn)行超過1h的屏漿，也可采取必要的屏漿輔助手段，比如在灌漿液中混入少許速凝劑可以有效提高屏漿效率。

2　工程實(shí)例

以某大橋?yàn)槔瑢こ探ㄔO(shè)一般執(zhí)行流程和建成至今的質(zhì)量做實(shí)際論述。

2.1施工設(shè)備準(zhǔn)備

2.1.1施工機(jī)具

①鉆孔機(jī)具：可以選擇使用錘擊下套管鉆機(jī)，也可以選擇地質(zhì)鉆探旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)。因?yàn)榇幚淼牡刭|(zhì)是沖擊砂礫層，其空隙層面較大且數(shù)量繁多，所以要求套管的內(nèi)徑在80～110mm之間，保證鉆孔的深度在10～30m之間。②拌漿壓漿設(shè)備：準(zhǔn)備一臺拌漿機(jī)，一臺壓漿泵，高壓管長度15m，一只壓漿嘴。

2.1.2灌漿壓力和水泥入江輻射半徑的確定

①最大壓力：如果在灌漿過程中沉井中有冒漿的現(xiàn)象發(fā)生，需要先完成封底工作再開始灌漿，這個(gè)時(shí)候灌漿最大壓力以孔隙壓力對沉井底端的反壓力不會誘發(fā)沉井位置改變?yōu)橄蕖＂谧钚毫Γ盒枰ＷC水泥孔漿有一定程度的抗剪強(qiáng)度，灌注的過程中，高壓管中和砂礫石的空隙中必存在一定的阻力，最小灌漿壓力要保證水泥乳漿輻射功能和設(shè)計(jì)效果相適應(yīng)。模擬實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，一般灌漿壓力維持在0.1～1MPa之間，水泥的乳漿輻射半徑保持在2.5～5m之間。

2.1.3壓漿孔與壓漿設(shè)備配置

考慮到灌漿之后地層對沉井的穩(wěn)定支撐作用，灌漿壓力與灌漿輻射半徑大小和沉井外徑大小，平面使用過程中選擇2點(diǎn)鉆孔實(shí)施壓漿孔的布置。具體的布置位置是依照沉井上游中心點(diǎn)左右對稱距離上游中心位置各1/8的圓周距離，緊緊地貼合在沉井外壁實(shí)行鉆孔工作。依照計(jì)算可知，該大橋基礎(chǔ)地基的持力層有承載力要求，具體的壓力大小為0.7MPa。固結(jié)灌漿工作完成之后，依照這種具體的地質(zhì)條件，地層的承載能力可以實(shí)現(xiàn)控制在5～10MPa之間，強(qiáng)度底限則是在半徑的邊緣位置。選擇使用雙孔灌漿兩空輻射邊緣的交叉重疊方式，可以較好地實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)此處固結(jié)強(qiáng)度的目的。因?yàn)槿闈{和高壓運(yùn)輸管道之間存在一定的阻力限制，為了降低灌漿壓力坡降程度，加大灌漿具體影響范圍，切實(shí)實(shí)現(xiàn)灌漿效果提升的目的，把壓漿泵放置在老橋4#墩上的人行道位置，讓壓漿泵的出口與壓漿孔隙之間的高壓輸送管長度盡量變短，減少灌漿壓力在輸送管中的耗損。

2.2施工工藝流程

2.2.1鉆孔及孔口管埋設(shè)

在固結(jié)灌漿的過程中，需要按照環(huán)間分序、環(huán)內(nèi)分兩序的原則進(jìn)行施工，先對內(nèi)環(huán)的一序孔進(jìn)行施工，然后對內(nèi)環(huán)的二序孔進(jìn)行施工，從內(nèi)向外展開施工，要求孔距為3.0m×4.5m，為了保證鉆機(jī)固定結(jié)實(shí)，在使用巖心鉆機(jī)時(shí)需要多次校對鉆機(jī)豎向軸垂直是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，鉆頭采用金剛石材質(zhì)，當(dāng)達(dá)到2m的深度時(shí)需要引入φ108的孔口管進(jìn)行灌漿，經(jīng)過3d左右的時(shí)間等待漿體凝結(jié)，孔口管確認(rèn)固定后繼續(xù)鉆孔。當(dāng)鉆到所要求的灌漿距離時(shí)對鉆孔進(jìn)行清洗直至觀察到回水不再出現(xiàn)渾濁為止（按要求孔內(nèi)沉淀物最好不超過20cm的厚度），繼續(xù)灌漿并鉆孔到規(guī)定高程。鉆孔流如圖1所示。

圖1　鉆孔工藝流程示意圖

2.2.2洗孔

將大流量的水流通過尾管導(dǎo)入到孔內(nèi)，采取密封孔口，由孔底向外沖的方式進(jìn)行洗孔，直至將孔內(nèi)混有的各種雜質(zhì)、巖粉進(jìn)行徹底的沖洗，一直沖洗到回水清凈為止，對縫隙的沖洗則需要在灌漿之前并使用80%的灌漿壓力作為沖洗壓力。如果發(fā)現(xiàn)灌漿孔范圍中的基巖所吸收的水量較多，并且沒有回水的情況時(shí)，技術(shù)人員可以利用灌漿自動(dòng)記錄儀記錄此時(shí)灌漿泵的數(shù)據(jù)；若發(fā)現(xiàn)灌漿孔段內(nèi)基巖所吸收的水量較多，同時(shí)回水管有回水，但是壓力不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)壓時(shí)，技術(shù)人員要通過灌漿自動(dòng)記錄儀讀取此時(shí)最大可能到達(dá)的壓力值以及灌漿泵的流量。

2.2.3簡易壓水試驗(yàn)

當(dāng)壓力值處于灌漿壓力80%的控制范圍內(nèi)時(shí)，將專業(yè)用于計(jì)量的導(dǎo)管與回水管相接，在輸入時(shí)間后自動(dòng)計(jì)量儀會每隔5min統(tǒng)計(jì)一次數(shù)據(jù)，包括壓力、流量、透水率等指標(biāo)，并將在20min后打印出來，如果最終數(shù)據(jù)不能滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)則需要返工。

2.2.4灌漿

①采用全孔灌注法。要想達(dá)到理想的固結(jié)灌漿效果，采用適宜的灌漿壓力是必不可少的，首尾兩排的壓力值最好在0.3MPa，中段則控制在0.5MPa（以設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)）。還可以通過現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，以墊層混凝土發(fā)生移動(dòng)的臨界點(diǎn)時(shí)為最大灌漿壓力。②灌漿的配比調(diào)換原則。一般的水灰比例分為3：1、2：1、1：1、 0.6：1（或0.5：1）四個(gè)級別，通常灌漿采用的比例是3：1，其濃度要隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，由稀釋至濃稠而進(jìn)行不斷的改變。③灌漿完成的依據(jù)。灌漿是否完成主要是參照以下兩個(gè)指標(biāo)：a.標(biāo)準(zhǔn)壓力下的注入率要小于0.4L/min，持續(xù)灌漿0.5h；b.標(biāo)準(zhǔn)壓力下灌漿時(shí)長在1h之上，實(shí)現(xiàn)全程化灌漿。

2.2.5封孔

在完成鉆孔灌漿工作后，由監(jiān)理工程師在第一時(shí)間對施工質(zhì)量進(jìn)行檢查，封孔作業(yè)要在通過檢查后進(jìn)行。由于灌漿的方式不同，所采用封孔的方式也不盡相同，在固結(jié)灌漿中若采取的是由上至下分段式灌漿，對應(yīng)采用的封孔方法則是分段壓力灌漿封孔法；若采取的是由下至上的分段式灌漿，封孔方式選擇的是機(jī)械壓力灌漿封孔法，并在機(jī)械封孔完成后輔助人工封孔的方法，也就是將人工提前攪拌好的75#水泥砂漿填充到灌漿變干之后露在外面的孔隙中，將其填實(shí)并整理平整。相關(guān)監(jiān)測人員可通過抬動(dòng)觀測對固結(jié)灌漿質(zhì)量進(jìn)行檢查，固結(jié)灌漿抬動(dòng)觀測孔基巖深度為7m，需要注意的是，抬動(dòng)變形觀測裝置需要在灌漿作業(yè)結(jié)束之前完成埋設(shè)，觀測控制10m范圍內(nèi)的灌漿孔，在裂隙沖洗、壓水試驗(yàn)及灌漿過程中應(yīng)該有專人連續(xù)地進(jìn)行觀測，每min測記一次讀數(shù)，并填寫觀測記錄表，如圖2所示。

圖2　抬動(dòng)變形觀測示意圖

3　結(jié)束語

固結(jié)灌漿是一種隱蔽性較好的工程建設(shè)，在實(shí)際工作過程中充填和灌注的效果必須在施工建設(shè)完成檢測后才能確定，因此灌漿過程中需要依照吸漿的數(shù)量、泵壓，對實(shí)時(shí)的填充效果進(jìn)行確定，及時(shí)調(diào)整工藝和操作，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求和實(shí)際灌漿效果相適應(yīng)的目的。

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U445.55+2

A

1673-0038（2015）15-0201-02

2015-3-20

龔云康（1986-），男，蒙古族，貴州思南人，工程師，碩士研究生，主要從事道路橋梁設(shè)計(jì)工作。