桥涵台背注浆加固工法

熊志刚　李靖宜

摘要：文章通过对武川公路的台背回填注浆的处理和分析，总结出多项经验措施，结合武汉市东西湖区近几年新建、改建的道路干线的桥头、涵头不同程度的跳车现象，就台背填土注浆施工进行加固的方法具体展开，其中有些措施值得推广应用。

关键词：台背注浆；桥头跳车；基础沉降；地基处理；注浆原理

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）01-0061-03

1概述

武汉至汉川一级公路（简称武川一级公路）是属于东西湖区舵落口至新沟镇段的改造工程，全线大多数涵洞属老路路基开挖新建；东西湖区浅层软弱土层普遍发育，盖板涵、小桥台背填土受填土位置、当地地质条件、施工条件及来料材料的限制，台背填料无法密实透彻，难以达到理想的压实度，特别是地下水水位较高（达1.20～2.50m）、局部来料块石之间空隙大，施工无法密实太好。就本身台背填土如何有效地一次性施工密实而言，也是路桥结合部位施工中经常遇到的一个难题。如果台背填土密实程度不够，由此可能会造成对今后的台背填土基础与涵洞基础沉降较明显的差异。为了确保今后通车的稳定性，尽量避免或减小今后桥头跳车现象，受建设方的委托，湖北省地质勘察基础工程公司承担了本项目基础注浆加固的试验工作

任务。

具体试验涵洞数量及位置根据建设方现场要求而定；现场试验工点定为该路线二标、四标选出的两道涵进行。试验后进行开挖断面检查效果后全线展开注浆加固。我监理中心通过钻孔压浆的施工方案，在工程实践中掌握了其施工技术，对之进行总结形成了本工法。

2工法特点

（1）施工机械比较简单。一般采用TXV-150型地质钻机一台，BW-250/50型水泥浆泵两台，JW-180型灰浆搅拌机两台，进行注浆成型。

（2）操作简单，劳动强度低，施工安全。

（3）施工速度快，见效快。

（4）施工工序安排较灵活。桥台若必须提前施工搭板时，可以按照钻孔要求预留注浆孔，并保证注浆孔垂直度小于1%。

3适用范围

适用于桥涵台背填料为砂砾、石料的路堤加固处理。

4涵洞台背压浆加固试验过程

4.1压浆试验具体经过

开始第一批台背填土压浆主要是用水泥净浆施工，但因为台背填料多为块石、碎石混杂体或纯碎石土，涵底部回填物为碎石、砂，所以注浆用料情况消耗水泥多少不等，鉴于此情况，我们对第二批注浆孔施工工艺进行了改进，采用了砂浆工艺，按照水利坝址注浆加固规范掺砂比例要求（水泥与砂比例最大不大于1：2，实际水泥与砂比例1：1.6）进行压浆。结果表明，水泥用浆量可明显降低。

4.2注浆用料情况分析

4.2.1两处试验涵分别用掉材料的多少说明台背填土局部明显存在的欠密实状态不一样。四标试验涵采用块石回填，孔隙较大，均匀性稍差，压实度难以控制，最终也导致了充填的砂浆量比较高。通过前后孔的注浆量的递减，也说明首次注浆充填，浆液扩散有一定距离，且对基础密实程度具有明显改善。

4.2.2根据全线标段对比可以看出，注浆量的多少与填料粒径的大小成正比也说明注浆量小的其台背回填料密实状态要好些。

4.2.3钻孔超出台背深度进入涵洞下垫层，表现出吃浆量会增加较明显，该现象也说明注浆过程中，随着浆液的压力不断增加，浆液会渗透到能够到达的任何一个较近的低压地方，最终会挤出孔隙间充填的水体（终止注浆压力越大、持速时间越长，基础吃浆量会越多，充填密实越彻底）。

4.3施工涵洞台背开挖检验结果及分析

高压注浆对加固密实台背填土路基具有明显的改善效果。开挖见填土疏松缝隙间有明显的充填迹象，且采用水泥浆压浆，浆液渗透范围明显比砂浆范围大。一般Ф91mm钻孔，正常改良周边土体有效范围直径约1m左右，钻孔深度大于3m（仅采用一次性压浆），一般路基在埋深2m范围内吃浆量不均匀，且个别注浆量少的孔位上部1.20m深度范围内只见有一根柱桩外形，周边土体肉眼看不出明显的效果，说明还未完全达到施工设计很理想的程度。

5试验段结论

（1）根据试验段台背填土的注浆量级直观结果表明：压浆加固对基础密实效果较明显，根据注浆量结合台背填土体积分析，估计对今后台背填土基础下沉量至少可减少20cm以上。

（2）采用加压注浆，施工操作方法易于掌握，处理措施方法得体。在增加人员及设备的情况下，完全可保证路线总体施工周期。

6主要工程技术要求

6.1压密注浆实施技术方案

6.1.1地基采用新鲜普通硅酸盐325号水泥进行加固处理，注浆平均深度范围3.50m。具体布置见施工布置图。施工要点如下：

（1）因考虑到现场料源的实际情况，注浆量每米孔深注浆水泥用量暂定70kg，水泥浆的水灰比0.5。

（2）单管静压注浆的压力宜采用低压渗透，注浆速度与注浆压力取值应以地表面冒浆为控制原则。

（3）注浆过程中有地下水冒出地面时，需在周围设置排水沟，安排人员采取措施排出施工场地；待浆液冒出后，须停止一小段时间后再注浆。

6.1.2压密注浆将全部展开施工，注浆先施工周边外围布置点位，待水泥浆达到一定强度后再施工内排，内排施工压浆时采用跳压法施工（跳孔1～2个间隔的顺序方式进行施工）。

6.2施工方法

6.2.1三通一平。本工作包括施工场内清理保护工作在施工单位进场施工前完成。

6.2.2定位放样布孔。压密注浆施工单位根据业主提供的建筑物轴线测量放孔，施工监理人员进行复核验收。根据试验效果布孔将多排、深浅孔搭配实施，钻孔孔间距单排浅孔为1.60m，加密稍深孔间距为3m，前后呈梅花状布置。行间距改为1m左右，中间一排8孔为深2.50m左右的加密稍深孔（具体以涵底面标高控制），稍深孔两侧为1.50m左右的浅孔（以涵顶面高度控制）。

6.3下压浆管

6.3.1压浆管分段长度设为1.50m，管口与压浆泵连接采用高压胶管连接。

6.3.2用振动沉管器在预先埋设好孔位中，将带活络堵头的压浆管安放至设计标高。若遇地下障碍物，才可以加少量水湿润，平常严禁清水钻孔。

6.4制备浆液

按照设计浆液配合比，制备浆液待用。水泥浆设计的水灰比为0.5，按比例配制。

6.5压浆

首先在压浆管上装好球阀，球阀呈工作状态。然后将注浆管预拔500mm，再开启浆压泵进行吸收、输浆。通过高压管将浆液压入注浆管内，此时应配合调节注浆压力、流量，以便浆液顺利压入土体内。灌浆时必须一次性将灌浆管放置到设计深度，从下而上进行注浆，砂性土注浆压力达到0.4MPa，粘性土注浆压力达到0.5MPa，方可终止注浆。接着压其他注浆点，待其浆液稳定（一般20分钟）后，再把注浆管提起50cm。再压浆，稳定，拔管至设计标高。

压浆时应注意是否冒浆，一旦发现冒浆，应立即停止压浆，进行冒浆处理，在注浆过程中，水泥浆液沿土体孔隙往上串流冒出地面，称为地表冒浆。地表冒浆处理时必须耐心细致，有时可能要多次反复处理；一般是在冒浆处用碎棉絮、麻絮或速凝水泥封堵，若封堵无效，则可采用降压、改变水灰比或孔隙灌浓水泥浆等办法进行处理，水泥浆初凝后方可再次压浆。

此外还可能存在串浆：在注浆过程中，水泥浆液从附近的注浆孔内流出的现象叫串浆。发生串浆的原因是在地层中孔隙、裂缝较多，压力较高时，相互串连造成串浆通路。处理的办法有：适当延长相邻孔之间的注浆间隔时间；串浆孔和注浆孔同时进行压浆；封堵串浆孔。

6.6拔管

每一单孔灌浆后，应将注浆管先提起50cm，稍待片刻后再压浆。最后拔管前，应在注浆的同时，关闭注浆管上球管阀，然后拔出注浆管。

7注浆加固台背原理

注浆法通过钻孔和利用注浆设备，运用液压原理，通过注浆管将浆液分层均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式排出土颗粒间裂隙中的水分和空气，并占据土颗粒间的空间，使路基孔隙比减少，强度提高。经过一段时间后，浆液将原来松散的土颗粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学稳定性好的结合体，从而达到加固路基的目的。

注浆的机理主要有渗入性注浆、劈裂注浆和压密注浆三种。注浆法加固台背填土是以渗入性注浆为主，利用注浆设备将配制好的水泥浆液，通过注浆管注入台背填料，浆液在压力作用下渗入填土的孔隙中，与土体的土粒骨架产生固化反应，使台背填土的密实度进一步提高，减少填土与桥台之间的刚度差，消除因台背填土的沉降而产生桥头跳车的现象。

8施工质量检验

根据设计和规范要求，地基处理后，请检测部门进行标准贯入或静力触探对加固土层进行检测。施工完成后，必须进行一个星期的养护，28天后才能进行检测。

在后期用重型动力触探仪进行台背检测时，发现台背填料回弹模量均在28～34MPa之间。经为期30天的注浆处理后，再经武汉交科咨询监理有限公司中心试验室检测，台背回填实测回弹模量最小值E都大于设计回弹模量E（35MPa）。

9效益分析

台背注浆加固处理比普通掺白灰或水泥降低成本30%～40%，并能良好地解决桥头跳车的质量通病，保证了工程质量。

10结语

武川一级公路于2012年7月11日和10月3日分别半幅和全幅路面完工，经过近半年的通车运行，所有进行注浆加固处理的台背填土均无明显沉降，桥头段行车顺畅。事实表明注浆技术能较好地改善台背填土的质量，有效地抑制了桥头跳车现象，为在实践中改善桥头跳车提供了一种可供借鉴的方法。

参考文献

[1]公路路基施工技术规范（JTGF10-2006）[S]．北京：人民交通出版社．

[2]何书武．桥梁台背注浆法加固处理技术[J]．山西建筑，2006，（24）：291-292．

作者简介：熊志刚（1974-），男，武汉交科交通工程咨询监理中心工程师，研究方向：城市与道路；李靖宜（1985-），女，武汉交科交通工程咨询监理中心助理工程师，研究方向：道路与桥梁。

（责任编辑：周琼）