灌漿加固技術在公路橋梁隧道施工中的應用研究

文／趙龍 四川公路橋梁建設集團有限公司公路三分公司 四川成都 610200

引言：

灌漿加固技術是一種較為成熟、應用較為廣泛的施工技術，在公路、橋梁、隧道等工程中得到了廣泛的應用。既能改善工程的整體穩定性，又能起到良好的支護作用。采用灌漿加固技術完成的公路橋梁隧道工程，其施工質量和安全性能得到明顯提高，延長使用壽命，減少質量問題，具有很好的推廣應用前景。為此，必須積極開展灌漿加固技術的研究，以促進公路橋梁隧道工程施工的質量。

1.灌漿加固技術綜述

1.1 概念

灌漿法加固技術是隧道工程施工中常用的一種技術，通過合理的處理手段，對已有的裂縫或孔洞進行灌漿，更好地解決問題和隱患，提高有關介質的使用效率。從目前的施工效果來看，水泥砂漿、水玻璃漿料以及其他混凝土的施工工藝可以通過滲析、擠壓、電化學等方法，提高水泥漿料的灌漿效率，將混凝土裂縫中的空氣以及水分全部排出，保證結構的穩定。從隧道施工灌漿法加固技術的使用效果來看，可以有效地提高目標區域的機械強度，并使其更加穩定、可靠，防止由于施工過程中出現的松散現象而影響到整個隧道的安全[1]。灌漿法加固技術是目前隧道工程中普遍采用的一種加固方法，必須重視灌漿方法和灌漿材料的選用，才能使整體的施工質量得到最大程度優化。

1.2 優點

首先，采用灌漿法進行裂縫填充，可以有效地解決施工中出現的滲漏問題，采用填料對裂縫進行充填，使隧道的整體穩定性得到改善，施工質量得到明顯改善。其次，采用灌漿加固技術可以有效地解決路面滲漏水問題，在裂縫中注入高抗滲物質，對裂縫進行修復，可以使整個隧道整體的抗滲能力得到提高。其三，填料與工程構件的有效組合，可以使整體結構強度得到全面提升，并能起到增強作用，進而減小裂縫的影響。最后，采用灌漿加固技術，可以有效地解決因路基不均勻沉降而造成的斜坡。綜上所述，在公路橋梁隧道工程中采用灌漿加固技術既能保證路基的強度、穩定，又能起到填補裂縫、改善施工質量和安全的作用，為推動公路橋梁隧道工程建設發展提供重要保障。

1.3 原則

首先，要堅持針對性原則。特別是由于公路、橋梁、隧道施工中不同的地質條件，其應用范圍和側重點也各不相同。比如，在土層厚度大的情況下，可以采用深層灌漿進行加固，提高深層土壤的黏性；在巖體結構中應用灌漿加固技術必須注意巖體裂縫的部位，做好巖體裂縫的治理，提高作業區的穩定性，并對其進行有效治理[2]。在采用灌漿加固技術時必須針對不同的地質情況，合理選擇灌漿加固技術及技術過程，以充分利用灌漿加固技術的優點，提高工程的整體質量。其次，要堅持統一性原則。在灌漿加固時必須從整體上考慮其適用范圍，降低地質條件、環境因素和人為因素對工程的影響，使工程作業的整體水平得到提高。

2.灌漿加固技術的分類

2.1 滲透灌漿加固技術

在公路橋梁隧道工程實際施工中遇到較復雜的基礎條件時必須采用滲透灌漿加固技術，還可以用于施工條件較為苛刻的場合。滲透灌漿工程中主要采取滲透法，以保證已配好的漿料通過裂縫滲透，固化后可形成類似于巖土的構造，具有良好的強度和抗剪能力。

2.2 填充灌漿加固技術

填充灌漿加固技術是一種常用的方法，廣泛地用于公路橋梁隧道工程的加固。在某些橋梁施工中因其不均勻沉降等原因，容易產生裂縫、孔洞，采用充填灌漿加固技術可以很好地解決其穩定性和強度不足的問題。對較為密集的孔隙、裂縫部位，采用灌漿加固技術進行加固處理。在公路、橋梁、隧道中由于長時間的使用，會出現不同程度的損失，造成開裂、孔洞等問題，采用這種方法進行加固，也是十分有效的。

2.3 電動化學灌漿加固技術

電動化學灌漿加固技術是在巖體兩側形成正、負極，漿液由正電極和負極組成，既可以增強地基的加固效果，又可以增強地基的強度。

3.公路橋梁隧道工程中出現的問題與原因

3.1 問題

第一，墩臺裂縫問題：在公路橋梁隧道工程施工中橋墩部位的裂紋往往不明顯，容易被忽視，但隨著時間的流逝，裂紋逐漸擴大，當裂紋寬度達到2 mm 以上時如果不進行及時的處理，將會導致橋隧的安全運行。第二，砌石松動問題：在公路、橋梁、隧道中砌塊松動是很普遍的現象，當砌塊松動時連接處會產生松動。由于隧道地質條件、地層變化的壓力以及松散壓力等因素，導致了砌石的松動[3]。橋梁隧道在荷載作用下，會對施工質量造成一定的影響。第三，砌漿的脫落問題：漿液在公路、橋梁、隧道工程中是一種非常有用的材料，首先，泥漿可以覆蓋建筑的粗糙表面，起到美化建筑物的效果。其次，水泥漿在某些方面起到了增強的效果。一旦發生了砌體脫落現象，將導致建筑物失去相應的防護層，給工程建設帶來安全隱患。

3.2 成因

第一，自然因素。在公路、橋梁、隧道等施工中混凝土是建筑施工的重要原料，對環境條件有很高的要求。在冬季和夏季的高溫差下進行施工很容易產生裂縫，直接縮短了公路橋梁隧道工程的壽命。在混凝土結構的澆筑中若不充分考慮溫度的變化，會導致混凝土內外溫差過大，溫度變化過大，會導致混凝土表面產生細小裂縫。當氣溫高于30℃時必須進行降溫處理，以減少裂縫的發生。第二，荷載因素。在公路橋梁隧道工程施工中若不對工程的總體承載力進行科學的設計，又不考慮其后期的使用狀況，在工程的運營中出現大量的荷載問題，將會導致工程出現裂縫和缺陷。第三，沉降因素。如果在修建公路、橋梁、隧道前，工作人員沒有充分了解工程的地質狀況，對基礎資料的掌握不夠透徹，很容易在軟土地區施工，造成塌方。由于地質沉降會使混凝土結構發生改變，當結構失穩時會產生開裂問題。第四，技術因素。施工單位在施工過程中不能充分考慮到工程的具體情況，不能正確地選用施工技術，不能嚴格按程序進行施工，就會加大裂縫問題的發生，影響工程的整體質量。

4.灌漿加固技術在公路橋梁隧道工程施工中的應用

4.1 施工前準備

首先，在灌漿前應事先做好灌漿試驗，根據灌漿試驗的結果，掌握施工技術的各項指標，并對其進行修正，確定施工能否進行、施工的方法等。它所需的實際資料很多，必須在灌漿之前做好充分的準備和精確的調整，比如通過實驗來了解擴散半徑等，以便準確地調整灌漿孔間距。進行灌漿試驗的主要原因是有關方面沒有建立嚴格的規范，所以必須根據試驗結果來確定有關的參數，以便對灌漿工作進行精確的指導[4]。其次，準備漿材和機械，以保證工程順利進行。第一步，確定灌漿質量。施工技術人員在制定灌漿規范時既要考慮公路橋梁隧道工程施工的質量，又要考慮相應的灌漿強度規范。在確定灌漿規范時如果沒有考慮到任何一個方面，制定的灌漿標準都不能滿足公路橋梁隧道工程的要求。第二步，控制好漿料的比例。為了提高灌漿加固技術的質量，必須嚴格控制各主要灌漿材料的比例，以保證灌漿材料的最佳配比。在進行灌漿料配比工作前需要進行現場勘察，全面了解工程中出現的裂縫位置和嚴重性，以便用灌漿材料對工程中的裂縫狀況進行有效修補。第三步，對擴散半徑進行計算。對于不同類型的公路橋梁隧道工程，由于不同地區的地質條件有很大的差別，施工技術人員要充分考慮到這些差別，才能更好地保證其穩定性。最后，在采用灌漿施工的過程中必須重視灌漿的施工管理，并做好施工前的準備工作。負責灌漿施工的人員應具有較高的專業素質和職業道德，清楚自己的職責，嚴格規范自己的操作技術，確保灌漿施工達到標準。

4.2 操作流程

首先，確定灌漿孔的灌漿深度及灌漿壓力，一般公路橋梁隧道工程要求的灌漿壓力為0.3～0.5MPa，因此，在實際工程中應根據工程實際情況調整灌漿深度及壓力。其次，設計和明確灌漿劑量，為了達到工程實施的要求，必須在灌漿前精確地計算出灌漿量，并依據灌漿加固技術規范進行公示，即可實現灌漿量的計算。最后，在灌漿工作正式開始前必須完成灌漿質量檢驗，要求灌漿孔洞的吸漿系數在0.6L/min 左右，并能持續吸收超過30min，然后再進行灌漿工作。為達到預期的工程效果，有關部門應在灌漿技術中明確施工要領，并依據灌漿技術的具體特點，對施工條件進行合理的管理[5]。在工程施工中有關部門要對供電進行合理的控制，以保證灌漿技術的順利進行。同時為應對突發情況，在灌漿技術施工中要預留和設置后備電源，以便及時、高效地處理各種突發情況，保證工程質量。要對注漿周期進行嚴格的控制，合理確定漿液比例，以保證注漿作業的順利進行。在鉆孔內插管能有效地改善施工質量，節約工期。在進行插管前，施工人員應將心管插入鉆孔內，并將其拆卸。采用噴灌技術，實現了插管作業的同步，保證了插管作業的正常進行。在這個工藝中水壓應控制在1MPa 以下，否則，就會出現孔壁坍塌等問題，影響工程的質量和進度。

4.3 鉆孔及孔口管道的安裝

首先，鉆頭的直徑要清楚，然后再用紅漆等色彩鮮艷的顏料打上孔，再把鉆頭的角度調整好，就可以開始鉆孔了。在實際生產中必須遵循緩慢、連續、輕壓的原則，及時調整孔位的方位和角度，保證與設計圖紙上的標記相符。在鉆入地層時若遇粉性土壤，應采用相應的管道，在防護孔壁的同時使用撈砂筒進行泥漿鉆井。在完成了鉆井工作后，還要進行噴嘴的安裝。首先，根據現場需要，對鉆孔進行導向，然后將50 毫米口徑的鉆孔管插入到孔內，露出20-30cm。為了保證泥漿的灌漿順暢，還可以用麻線把孔和管壁間的空隙全部填滿。其次，在安裝時要掌握好孔口管道的安裝角度及牢固程度，并有針對性地解決無水區和涌水區。在沒有水分的情況下，可以采用硬質早強砂漿充填作業；在涌水區域，必須設置孔口，將混合料充分攪拌，然后用多個塑料袋將其填滿，待水與泥漿接觸后，混合物便會形成泥漿。

4.4 科學開展灌漿操作

在灌漿管道安裝完畢后，應按規范要求進行壓水測試，以保證灌漿順利進行。確定好了，再進行混合，首先要按照實驗室的配比，加入水、水泥、煤灰，然后用攪拌器進行混合，這樣才能保證漿料的質量。在灌漿正式啟動后，由工人按自上而下的順序，將泥漿緩緩注入井眼。在施工中為防止出現串漿現象，采用先疏后密的方法進行井眼和灌孔的流水線。同時施工時要注意泥漿的灌漿規律，泥漿向上蔓延相對容易，向下蔓延困難。在安裝了灰泥內襯之后，再進行灰漿的混合。在水泥漿料的混合中一定要在相同的方向上進行攪拌，并且在攪拌的時候要保證一定的流速。為防止凝固，所附填料不可長時間懸吊。黏土易溶于水，易于分散，若要成型，其穩定性也較為可靠。膨潤土，在水泥中加入適量的膨潤土，其用量為2%-3%，可以起到穩定的作用，同時也可以保證漿液的形態和析水率的質量。黏土漿料的制備方法有二：一是將一定比例的水分與土壤混合，經過一定的攪拌工藝，獲得所需的漿料。第二步，將黏土按照一定的比例進行調配，以使原漿與水的混合物達到一定的比例。原漿的制備方法如下：將泥土浸泡在水里，經過物理和化學的作用，就會形成泥漿。混合黏土的原漿經過浸泡處理后，經過泥漿攪拌器，加入適量的水，就可以得到合格的黏土原漿。水泥膠泥。由于水泥和黏土各有利弊，摻和后可以彌補兩者的不足，從而形成較好的灌漿。水泥和黏土的比例是1:1～1:4，水分和干料的比例是3:1～1:1，由于材料的種類、性能和作用各有差異，所以要根據實驗來確定合適的混合比例。在鉆孔完畢后，在模制前將所有的材料都準備好，然后就可以完成建筑的建造。一般的填縫料都是由42.5 包覆而成，經過審查后可以在填縫料中加入添加劑，以改善其特性，直到所有的填縫料達到施工要求，并可以確認使用為止。混合時要用高效的攪拌器，大約要打30 分鐘，但是要看具體的情況。制造等離子體液體時溫度不宜高于30℃，不宜將其直接置于陽光下，以免造成充焊質量過早固化[6]。在填縫后，還需要最后的封口，以保證接縫的完整性和時間性，防止整個結構的整體性和加固，由于這些部位長時間沒有吸氣。在密封結束后，要對其進行實時監測，尤其是在第一次密封結束后24 小時之內，若出現嚴重問題，建議立即聯絡相關部門，使其與舊等離子體配合，以避免出現嚴重的埋藏問題，同時保證凹槽的品質符合原來的高度。

4.5 特殊情況

在公路橋梁隧道工程的實際施工中經常會遇到一些非正常的作業，這些作業都需要采取一些特別的措施來處理和解決，以保證工程的質量。比如，在進行灌漿工作的時候，如果在灌漿孔下面出現了一個意外的停頓，那么灌漿孔就會堵塞，要想預防這種情況，必須要做好充分的準備，以避免在施工過程中被打斷，否則必須在最短的時間內重新進行灌漿工作。在灌漿過程中要防止出現大量的灌漿現象，否則會造成橋梁、隧道襯砌部位的滲漏或變形。一旦發生問題必須立即停止施工，尋找并分析原因，等到泥漿固化后才可以進行灌漿工作，在二次灌漿的時候要控制好灌漿速度，并注意觀察，防止其他突發事件。

4.6 養護與驗收

在進行公路橋梁隧道工程施工時既要重視施工前的準備，又要注重施工工藝，同時要重視施工的養護與驗收，這是確保項目高質量高效運行的基本條件。在工程竣工驗收時要對鉆孔作業進行嚴格的試驗，保證泥漿能達到預期的凝結效果。同時還要檢查土體與泥漿之間的黏結情況，按照相關的規范進行施工狀況的評價和檢驗，并對工程的具體施工進行詳細的檢查，使構件和結構能夠達到相應的建造標準。

結語：

公路橋梁隧道工程施工的施工質量，關系到施工后的使用效果，關系到人民群眾的出行安全。在公路橋梁隧道工程施工中必須采用灌漿加固技術，以有效地解決施工中出現的裂縫、砌石松動、砌漿脫落等問題，以全面提升施工的安全性、穩定性，延長橋梁的使用壽命。在公路橋梁隧道工程施工中必須重視灌漿加固技術和質量的運用，準確地完成灌漿作業，并嚴格按照規范和設計要求，合理地進行施工，保證灌漿加固技術的整體質量，提高灌漿作業的規范性和專業性。