灌漿加固技術(shù)在橋梁病害處置中的應(yīng)用

曹福軍

廣東省基礎(chǔ)工程集團有限公司，廣東 廣州 510700

灌漿加固技術(shù)又被稱為壓力灌漿法，在橋梁病害處置中的應(yīng)用主要是通過儀器的壓力將固態(tài)漿液注入橋梁縫隙中，達(dá)到加固補強橋梁結(jié)構(gòu)的目的。橋梁的裂縫病害主要出現(xiàn)在橋墩和橋臺的位置，嚴(yán)重影響橋梁的整體結(jié)構(gòu)性能和工程質(zhì)量，而灌漿加固技術(shù)能很好地解決該類問題，通過壓力將漿液注入裂縫中修補橋臺和橋墩，能保證橋梁的質(zhì)量和運營狀態(tài)，從而避免交通事故的發(fā)生[1]。因此，灌漿加固技術(shù)是處置橋梁病害的有效手段，同時需要技術(shù)人員熟練掌握該技術(shù)的核心要點，保證施工質(zhì)量。

1 橋梁病害類型

1.1 裂縫

裂縫是橋梁病害中最常見也是最危險的病害?；炷恋牧芽p可分為結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫兩類。兩類裂縫產(chǎn)生的原因和機理各不相同。

（1）結(jié)構(gòu)性裂縫。結(jié)構(gòu)性裂縫主要由外部荷載的作用引起，裂縫的分布和荷載大小有關(guān)。結(jié)構(gòu)性裂縫包括直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫，按受力特性分類可以分為三類，即彎曲裂縫、剪切裂縫、扭轉(zhuǎn)裂縫，每種裂縫產(chǎn)生的主要原因如表1所示。

表1 裂縫類型及產(chǎn)生原因

（2）非結(jié)構(gòu)性裂縫。結(jié)構(gòu)在變形受到限制時，內(nèi)部會產(chǎn)生自應(yīng)力，當(dāng)自應(yīng)力大于混凝土的極限抗拉強度值時就會產(chǎn)生裂縫。引起混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生自應(yīng)力的原因有溫度變化和結(jié)構(gòu)材料自身的收縮徐變[2]。非結(jié)構(gòu)性裂縫是混凝土主要的裂縫病害，包含以下三種情況。①混凝土收縮裂縫。混凝土在凝結(jié)硬化的過程中骨料會不斷地擠密壓實，水分不斷蒸發(fā)，使結(jié)構(gòu)整體發(fā)生收縮變化?；炷潦湛s產(chǎn)生的裂縫主要發(fā)生在結(jié)構(gòu)表面，鋼筋的拉力作用使混凝土裂縫受到阻礙只表現(xiàn)為較小縫隙，一般寬度為0.05～0.2mm，裂縫分布無明顯變化規(guī)律。收縮裂縫不影響結(jié)構(gòu)的正常使用，主要影響耐久性和外觀。②塑性裂縫。T梁的混凝土在完成澆筑以后，強度開始緩慢加強，骨料發(fā)生移動的過程中混凝土由于塑性變形而表現(xiàn)出開裂。塑性裂縫的形狀和長度及分布情況無明顯變化規(guī)律，依據(jù)實際工程經(jīng)驗可知其發(fā)生位置在T梁的變截面處、頂板和腹板的交界處。③溫度裂縫。當(dāng)T梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫度與環(huán)境溫度發(fā)生改變時，混凝土?xí)霈F(xiàn)收縮和膨脹，橋梁的主要材料鋼筋和混凝土二者的溫度敏感程度不同，導(dǎo)致自身溫度發(fā)生變化，鋼筋和混凝土出現(xiàn)溫差，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)力發(fā)生改變，最終混凝土出現(xiàn)開裂。

混凝土橋梁產(chǎn)生裂縫的主要原因有荷載的作用、環(huán)境溫度的變化、水流沖刷導(dǎo)致基礎(chǔ)變位、鋼筋的銹蝕、施工工藝的影響等。因此，當(dāng)橋梁產(chǎn)生裂縫時，應(yīng)及時處理，而灌漿加固是解決該類問題最有效的方法。在處理裂縫前應(yīng)標(biāo)記裂縫位置，然后分析裂縫類型及產(chǎn)生原因，最后開展裂縫的修補工作。

1.2 砌石松動

砌石松動也是橋梁病害中常見的問題，會導(dǎo)致橋梁的承載能力下降，甚至結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞，最終導(dǎo)致橋梁不能正常使用，因此該類問題同樣應(yīng)引起重視。灌漿加固法可以增加結(jié)構(gòu)的強度，提高穩(wěn)定性，有效解決砌石松動問題，其主要采用兩種方法，一種是小孔注漿，另一種是鋼化管注漿[3]。

1.3 混凝土表層病害

混凝土橋梁表層結(jié)構(gòu)病害的主要表現(xiàn)形式有麻面、蜂窩、空洞、剝落等。麻面是混凝土表層出現(xiàn)缺少漿液但鋼筋未外露的情況，主要表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)表面粗糙。蜂窩病害的主要表現(xiàn)是混凝土局部出現(xiàn)類似蜂窩的孔洞，其產(chǎn)生的原因是設(shè)計施工不合理、混凝土的配比偏差較大、混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象等。空洞是構(gòu)件局部結(jié)構(gòu)混凝土缺失的現(xiàn)象，其產(chǎn)生的原因是配筋保守、混凝土振搗不徹底、混凝土漏漿等。剝落是混凝土砂漿脫落、集料外漏的現(xiàn)象[4]。

2 灌漿加固技術(shù)在橋梁病害處置中的應(yīng)用

2.1 施工準(zhǔn)備

橋梁建設(shè)前應(yīng)對施工設(shè)備和原材料進(jìn)行入場前的檢查，經(jīng)檢查合格后方可入場。進(jìn)入現(xiàn)場后還應(yīng)對設(shè)備和材料進(jìn)行二次檢查，確保完全合格后方可開始施工。原材料的合格率和機械設(shè)備的安全性對橋梁建設(shè)非常重要，直接決定了施工進(jìn)度和橋梁質(zhì)量，因此要經(jīng)專業(yè)人員檢查。并且，在施工過程中也應(yīng)不定期地檢查機械設(shè)備，并及時維護(hù)設(shè)備。

2.2 施工工藝

（1）確定灌漿標(biāo)準(zhǔn)。在橋梁施工建設(shè)過程中，應(yīng)遵循的標(biāo)準(zhǔn)主要有施工標(biāo)準(zhǔn)和灌漿標(biāo)準(zhǔn)，施工標(biāo)準(zhǔn)主要是相關(guān)單位對橋梁建設(shè)的質(zhì)量要求；灌漿標(biāo)準(zhǔn)主要強調(diào)灌漿的質(zhì)量和強度，強度主要通過裂縫的實際情況進(jìn)行確定。

（2）選擇施工方式。灌漿加固橋梁的施工效果在很大程度上取決于施工方式的選擇，技術(shù)人員在進(jìn)行灌漿施工前應(yīng)充分了解裂縫的分布情況及構(gòu)造物的組成形式，當(dāng)足夠熟悉橋梁的結(jié)構(gòu)形式時，再選擇合理的施工方式，這樣可以高效地完成加固工作，同時保證灌漿工作的順利進(jìn)行，保證橋梁結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。

（3）鉆孔。在鉆孔過程中，如發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)穩(wěn)定性降低的情況，應(yīng)停止鉆孔，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)措施的處理，保證結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境具有足夠的穩(wěn)定性后再開展鉆孔作業(yè)。成孔工作能否順利完成的關(guān)鍵在于鉆頭的選擇，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)施工條件和結(jié)構(gòu)形式等情況選擇鉆頭。在鉆孔過程中應(yīng)注意保護(hù)孔壁，灌漿加固鉆孔中孔壁保護(hù)通常利用導(dǎo)管進(jìn)行，將導(dǎo)管放在孔道內(nèi)保護(hù)孔壁。鉆孔完成后應(yīng)清理孔道內(nèi)的雜物，保證孔道的清潔。

（4）安裝灌漿管。鉆孔完成后應(yīng)合理安裝灌漿管，封堵孔道。進(jìn)行該步驟時一般會在灌漿管的下面設(shè)置一個0.6～0.8m長的管道，然后封堵住管道下方。在封堵管道時，若遇到流沙侵襲導(dǎo)管內(nèi)部的情況，應(yīng)包扎導(dǎo)管相關(guān)位置，防止外壁受到流沙的影響，包扎時應(yīng)使用柔韌性較好的橡皮。該方法能有效阻止流沙的侵入，但也存在一定的弊端。管道經(jīng)過多次包扎會使橋梁整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)質(zhì)量問題，因此應(yīng)適當(dāng)包扎，避免橋梁出現(xiàn)工程質(zhì)量問題。

（5）攪拌漿液。在攪拌漿液時，為保證漿液的均勻性和稠度，應(yīng)持續(xù)加入適量的水和硅酸鹽水泥，該過程也對技術(shù)人員的工作效率和工作水平提出了較高的要求，這也是保證漿液和易性合格的重要因素。在整個攪拌過程中持續(xù)時間控制在3～5min最為適宜。漿液攪拌成型后，應(yīng)過濾漿液，防止雜物落入漿液內(nèi)。

（6）灌漿。灌漿的方法有很多，加固橋梁時應(yīng)根據(jù)實際情況選擇合理的灌漿方式。按照灌漿過程中漿液能否重復(fù)利用的原則可將灌漿分為純壓式灌漿和循環(huán)式灌漿兩種方式。按灌漿順序?qū)⒐酀{方法進(jìn)行分類，可分為全孔一次灌漿、自上而下分段灌漿、自下而上分段灌漿以及綜合灌漿法。灌漿過程應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定開展，常采用的灌漿方式為自上而下灌漿，漿液灌注過程中要時刻觀察，當(dāng)飽滿的漿液冒出時應(yīng)停止灌漿。

（7）封堵孔口。以上施工步驟完成后應(yīng)封堵孔口，封堵完成后的1d內(nèi)應(yīng)對孔口進(jìn)行檢查，若漿液位置下降，則需要補充漿液。

2.3 灌漿控制要點

（1）灌漿施工前應(yīng)對裂縫的深度和大小等情況進(jìn)行分析，計算出該裂縫所需的灌漿量，保證制備的漿液能夠?qū)⒘芽p注滿，避免出現(xiàn)漿液不足而無法注漿的情況，且漿液灌注應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。

（2）灌漿加固過程中的漿液處于流動狀態(tài)，隨時間的增長會出現(xiàn)凝結(jié)現(xiàn)象，因此要嚴(yán)格把握灌漿施工順序。一般施工的主要順序為先外后中間，先低后高，這樣能保證灌漿施工的質(zhì)量。

3 結(jié)束語

文章通過對橋梁工程灌漿加固技術(shù)進(jìn)行分析得出以下結(jié)論：

（1）橋梁實行灌漿處理的主要病害有裂縫、砌石松動、表層病害等，其中裂縫根據(jù)產(chǎn)生的原因可分為結(jié)構(gòu)裂縫和非結(jié)構(gòu)裂縫；

（2）橋梁病害處置中，灌漿加固的施工步驟主要為成孔—安裝漿液管道—攪拌漿液—灌漿—封孔。