灌浆技术在桥头跳车治理中的应用

张忠维

(中交隧道工程局有限公司第四工程公司)

伴随社会整体经济水平的不断提高，修复及在建的道路里程也在持续攀升。然而，在道路施工过程中，经常会出现施工进度太快引起路基沉降量不能满足工程沉降量要求的情况，另外，挡墙背部填充物和桥台背部不容易被挤压密实，这种现象经常会出现，以上施工问题必然会在公路运营期间引发桥头跳车以及路基沉降等工程灾害。

为解决以上工程问题，查阅大量国内外文献资料，归纳得出桥头跳车的沉降量控制因素可定为桥台引道路堤的工后容许沉降量。日本道路协会提出在连接桥梁的路堤填土中心部位修筑路面以后，三年间其容许的剩余沉降应小于10～30 cm。此外，位于附近的桥梁结构体路堤工后容许沉降量是10 cm，且周围50 m内可以慢慢过渡到30 cm，沉降量差值大约为4%;在铺筑以后20年期间，高档公路路面邻近人工修筑结构体路段的工后容许沉降量控制在10～20 cm比较合适。为了防止桥头跳车和路基沉降的发生，根据引起这些病害的不同原因，我国的研究人员得出了加筋土法、碎石材料填充法、钢筋混凝士搭板法以及土质改性法等治理办法。不过，通过桥台灌浆等工程实践方法获得的成果，可以看出灌浆方法能够使引道路堤的强度及刚度明显增大，使桥台和引道间的刚度差异以及过渡路段的差异沉降大幅度变小，能够降低桥头跳车出现的机率，使行车更加舒适和安全。

1 桥头跳车发生原因及造成的影响

由于通常状况下桥台沉降量比较小，引道路堤沉降量比较大，这两种情况引起的不均匀沉降是引起桥头跳车的主要原因。具体原因分述如下:(1)挤压引起路基体形变;(2)在台后的土体压力下，引起台前支护结构以及支座发生横向位移，而造成土体侧向形变;(3)由于降雨的冲刷作用和渗透作用，桥梁涵洞以及路堤的接缝经常出现损坏或者破裂，极易发生局部沉降。

桥头跳车造成的影响主要表现在降低行驶车辆的舒适度，限制车速;使桥梁以及道路额外的冲击载荷增加;加快桥台、桥头搭板、桥台支座以及伸缩缝的破损速率。

2 桥头跳车治理方法

灌浆处治技术是治理桥头跳车的主要方法，即利用液压或气压在有裂缝和孔隙的岩土介质或物体中灌入凝固的浆液，从而提高灌浆对象的物理力学性能。该方法应用范围广泛，能够满足各种建筑工程的需求，可以用于加固、纠偏、防渗和堵漏等方面。路基压力灌浆是为了通过钻孔以及压力灌浆，将浆液均匀灌进地层，从而以填充、渗透或挤密等形式，使岩石裂隙或者土颗粒之间的空气和水分散出后占据这些空间，经过一段时间后，原来的裂隙和松散土粒便胶结成一个整体，形成一个良好的“结石体”，其崭新的结构、极高的强度、良好的防水性能和稳定的化学性质使路基密实度得以提高，后期沉降得以降低。

2.1 灌浆孔位置的确定

要布置钻孔间距，即得出灌浆孔合理的孔距、排距、孔数和排数，需要考虑的影响因素很多，主要有浆液影响半径的确定，灌浆体设计厚度的计算，处治范围的平面内布孔是否均衡，行车荷载的大小和边坡窜浆的发生等因素。

(1)单排钻孔位置确定方法。

单排钻孔分布示意图如图1所示，具体计算公式如下式

式中:b为浆体厚度;l为灌浆孔距;r为浆液扩散半径。若浆体厚度为T，则灌浆孔距为

(2)多排钻孔位置确定方法。

在单排钻孔满足不了设计厚度要求的时候，就要用到多排钻孔(两排或两排以上)，其设计原则即全面发挥灌浆孔的应用潜力，从而得到灌浆体的最大厚度。

双排钻孔分布示意图如图2所示，最优排距计算公式

图1 单排钻孔分布示意图

图2 双排钻孔分布示意图

2.2 灌浆孔深度的确定

桥台台背灌浆孔的深度可以根据设计需求把握地面线的变化状况，具体设计深度的确定需要根据实际情况酌情考虑。对于“V”形填方路段，填方路堤灌浆孔的深度可以在底部相应部分适宜地加大;对于不小于10 m的高填方路段，需要在其两边设置从深至浅的过渡段。

2.3 灌浆处治技术的效果

一般情况下，结束灌浆28 d后才能够检验灌浆处治技术的效果，常用的检验方法主要有以下几种。

(1)可以使用静力触探的方法检测加固前后土体力学参数是否发生了变化。

(2)可以进行现场静载荷试验，以确定土体加固后的弹性模量和承载能力。

(3)可以通过动力触探的方法，如标准贯入试验或者轻便触探等，确定土体加固后的力学性质。利用这种方法，能够直接得出原位土在灌浆前后强度发生的变化。

(4)在灌浆加固路基的检测过程中，瑞雷面波主要应用在两个方面:①在三维层面上宏观地评价灌浆处治技术的效果，根据面波波速的等值线断面，找出可能存在的软弱区域;②基于不多的动力触探结果，可以间接地计算出加固路基的承载能力。

3 灌浆技术的实际运用

以攀田高速公路作为实际案例，该公路沿线地质条件复杂多变，填方数量很多，针对这种情况，部分路段使用压力灌浆技术来治理桥头跳车和路基下沉等问题。

3.1 钻孔分布方法

图3为灌浆技术的试验路段，如图3所示，顺着路线方向灌孔成排分布，桥台钻孔(半幅桥)按3排分布，挡墙钻孔按1～2排分布，路堤钻孔(半路幅宽)按2排分布，如此设计以使灌浆体设计厚度满足要求。为了得出钻孔的深度，可通过线路中线两边填方体的不同高度、土体实际承载力和弹性模量等力学参数进行计算。

图3 灌孔分布示意图

3.2 施工技术

施工方法即通过锤击成孔法进行钻孔，根据施工要求，施工顺序可以分序分段，依次跳孔钻孔灌浆或者一次成孔跳孔灌浆。

3.3 灌浆浆液的配制

灌注要充分，尽量增加粉煤灰的使用量，这样即可在工程质量得以保证的情况下，减少浆液配制的工程造价。所以对浆液的凝结强度并没有很高的要求，为了尽可能减少成本，做到经济又合理，只要灌注充填能够得以保障，可以尽量地使用粉煤灰。

因此，浆液的配合比及其变换的选择尤为重要。在实际工程应用中经常用到的配合比有以下几种。

(1)开灌配合比(只用于一些钻孔，限灌水泥100 kg):m水∶m水泥=1∶1。

(2)一次钻灌法:m水∶m水泥∶m粉煤灰=1∶1∶0.25 或 1∶1∶0.5 或 1∶1∶0.75 或 1∶1∶1。

(3)堵漏加浓浆液配合比:m水∶m水泥∶m粉煤灰=1∶0.5∶1或 1∶0.5∶1.25。

3.4 灌浆浆液的搅拌及灌注方法

(1)灌浆浆液通常利用机械进行搅拌，搅拌持续时间为2～3 min/每桶，过滤之后将制好的浆液放进储浆桶中，通过注浆泵进入灌浆孔内。在灌浆时，需要灌浆和搅拌同时进行，且灌注不间断。

(2)通过由下至上分段灌浆的方法，按一定的顺序边打孔边灌浆。具体分以下两种情况:①在设计孔深小于或等于4.0 m的情况下，一次钻孔灌浆即可;②在设计孔深大于4.0 m的情况下，需要分填方上部2.5 m和下面部分两段进行钻孔灌浆。

(3)如果出现孔底严重漏浆的情况，可以在浆液中掺入过量的粉煤灰;如果出现浆液冒出浆孔的情况，可以用封堵、间隙灌浆等方法来应对。

3.5 停止灌浆的条件

在注浆量不大于1 L/min的条件下，使压力稳定3～5 min，如果压力上升、不变或者下降小于5%，即可停止灌浆。

4 结论

(1)通过研究表明，灌浆处治方法是提高桥头引道附属体刚度以及强度的有效方法，能够降低桥头跳车出现的机率，使行车更加舒适和安全。

(2)由于粉煤灰和水泥浆材是当前常用的灌浆浆液，其中粉煤灰价格低廉，可有效降低灌浆技术的成本。不过，粉煤灰资源有限，所以可以由实际情况来寻找其它替换的材料，水泥加页岩粉浆或水泥沙浆均可。

[1]日本道路协会.道路土工软土地基处理技术指南[M］.蔡恩捷，译.北京:人民交通出版社，1984:7-8.

[2]交通部重庆公路科研所.新港软基上修筑公路路堤的试验研究[R］.1985.

[3]李力.路基灌浆处治技术应用研究[J］.四川建筑，2008，28(8):89-90.