灌浆技术在解决桥头跳车问题中的应用

陈 波

（四川省煤田地质局一三七队，四川 达州 635006）

灌浆技术在解决桥头跳车问题中的应用

陈 波

（四川省煤田地质局一三七队，四川 达州 635006）

简析高速公路产生桥头跳车的原因、危害、治理措施及灌浆技术的原理，阐述施工方法和灌浆效果检查方法，通过工程实例的运营情况验证应用灌浆技术解决桥头跳车问题的作用。

桥头跳车；灌浆技术；效果检查；应用

1 概况

桥头跳车是指桥头构筑物与引道路堤人工填土衔接处在土体自重及车辆的振动冲击荷载下产生较大程度的不均匀沉降，使得路面纵坡方向出现台阶式显著变化，导致高速行驶的车辆在这一路段产生颠簸跳跃的现象。

桥头跳车的危害主要表现为：降低行车速度、影响行车安全性和舒适性、增加车辆运营费用、加速桥梁及路面的病害发生速度、可导致交通事故，危及司乘人员生命和财产的安全。

引起桥头跳车的主要原因有不均匀沉降、刚度突变和车速与车辆本身的抗振性能等。就高速公路路况而言，主要是柔性道路与刚性结构物之间的连接处发生不均匀沉降。桥头构筑物与桥台路基、路面的组成材料 、刚度、强度、胀缩性等存在差异，且桥头连接处受力时易形成集中应力，在车辆荷载、结构自重、自然因素作用下，桥台填料地段的沉降量远大于桥头构筑物的沉降量，从而形成错台，导致行车时发生桥头跳车问题。

现代治理桥头跳车问题的主要措施有：

1）设置桥涵构造物时充分考虑台背填方路基的地质情况、填方高度、路堤长度、填料来源及路堤沉降等问题，选择恰当的桥涵位置、跨径及桥台后部防护工程。

2）对桥台软弱地基采用换填法、排水预压法、碾压法、夯实法、强夯法、深层挤密法及化学加固法等处理方法，以改善地基性能，提高地基承载力，减少不均匀沉降。

3）桥台后填筑内摩擦角较大的透水性材料，便于控制压实质量，减小路基压缩沉降，也有利于台背缝隙中渗入的雨水沿盲沟或泄水管顺利排到路基外。

4）鉴于桥头构筑物与桥台路基、路面在结构、材料、刚柔、胀缩等方面存在的差异，为了在其纵、横向都能平顺逐渐过渡，可采取设置枕梁、搭板和设置变厚式埋板的措施。

5）对桥台部位所填土层进行钻孔灌浆处理，以提高地基承载力，降低地基变形量，削弱乃至消除不均匀沉降现象。

基于对解决高速公路桥头跳车问题的探索和研究，在建设单位的委托下，四川省煤田地质局一三七队对包茂高速公路（G65）达州罗江至邻水段数十座桥的桥台、高涵背及高填方进行了钻孔灌浆处理，取得了满意的处理效果，也积累了丰富的经验。

2 灌浆技术原理

灌浆技术原理是水泥浆或其他浆液在液压或气压作用下，通过钻孔灌入台背填料中，对填筑土体孔隙及裂缝进行渗透、充填、压密，扩展形成浆脉，凝结固化，在土中形成方向各异、厚薄不一的片状、块状、条状固结体，造成固结体与土体间紧密而粗糙的接触，沿灌浆钻孔形成不规则的桩柱体，同时产生挤压效应和骨架效应，将原来松散的填料胶结形成一个强度高、压缩性低、抗渗性高和稳定性好的整体，从而降低土的孔隙比，显著改善土体物理力学性质，降低变形量，大幅削弱和避免出现桥头跳车问题。

3 灌浆技术在解决桥头跳车问题中的实际应用

3.1 工程概况

包茂高速公路（G65）达州州河大桥位于通川区政府北东30°方向的高家坝社区，直距通川区政府约5km，桥长约440m，轴线方向约340°，横跨州河两岸，为分离式彩虹形桥，建成于2000年初，桥形优美，与周围自然景观协调一致，现为达州市地标构造物。桥址区位于新华夏系川东褶皱带中山背斜西翼，岩体单斜产出，产状278°～295°∠25°～46°，岩性为紫红色泥岩和灰褐色砂岩。地质构造较简单，近晚期地壳运动以间歇性大面积抬升为主，属四川盆地弱活动断裂构造区，断裂活动性与地震活动均较弱。北岸桥台高度约30m，南岸桥台高度约7m，台背表面浇筑了搭板，填料为黄褐色粉质粘土、紫红色泥岩块、碎石和少量灰褐色细粒砂岩块、碎石。回填材料基本与路基填料相同，级配、含泥量等没有进行很好的控制。由于台背回填处于钢性构造物与路堤填筑之间的缺口处，大吨位压路机不能靠近构造物，只能用小型打夯机夯实，致使填料压实度较差，填方体易产生竖向固结变形，形成较大的工后沉降，从而造成桥头跳车问题。为了解决桥头跳车问题，建设单位委托四川省煤田地质局一三七队于2000年5月至8月完成了该桥桥台的灌浆工作。

3.2 施工方法

3.2.1 孔位布设

该桥为分离式彩虹形桥，半幅宽度12.5m，采用梅花形布设钻孔，行间距和列间距均为2m，每岸半幅桥台布设钻孔20个，该桥共布设钻孔80个，钻孔时小幅移动孔位以避开桥台面搭板中的钢筋以免破坏其应力状态，钻孔孔底深度为填筑面下1m，孔斜度误差小于1%，均匀布置5%的采样钻孔，取出土芯观察土体的密实程度并送实验室测试其物理力学性质。为防止对邻近孔灌浆效果产生影响，钻孔和灌浆均采用间跳法施工。

3.2.2 钻孔

采用XY-2型液压钻机干钻成孔，孔径为φ91mm，桥台面搭板钢筋混凝土层采用金钢石钻头钻进，回填土层采用普通合金钻头钻进。

3.2.3 灌浆方法

浆液用水、P42.5普通硅酸盐水泥和粉煤灰按技术设计比例配制，通常使用0.5、0.8、1.0和1.5四种水灰比（水泥与粉煤灰比例约1∶3）充分搅拌均匀，采用活塞式压力灌浆机和特制栓塞由下而上分段灌浆或全孔一次性灌浆，灌浆压力范围一般控制在0.1～0.6MPa。灌浆孔序为先周边后中间，起灌前先用水灰比为0.3的砂浆人工在孔底铺垫约0.3m厚的垫层，灌浆开始时采用低压或自流式灌注，再逐渐增大灌浆压力至设计最大压力。当单孔吸浆量很大或出现冒浆、漏浆、串浆现象时根据具体情况进行间歇灌浆或在浆液中适当添加水玻璃或锯木面。压力达到设计值时每5min钟读流量表一次，若连续4次流量均小于0.6L/min，在设计压力下稳定灌浆30～60min钟即结束该段或该孔灌浆。结束灌浆后适当等待数分钟再取出栓塞，以防取出栓塞时已灌入的浆液喷射出井口降低灌浆效果及伤及作业人员的眼睛和皮肤等。3.2.4 封孔

各灌浆孔结束灌浆后，均要随即进行封孔处理，以免邻近孔灌浆时出现冒浆现象。封孔深度根据灌浆压力可采用0.5～1.0m，封孔材料选用C25及以上标号混凝土，其粗集料选用粒径5～30mm的灰岩碎石。封孔时使用震动棒振动密实，待其具一定强度后才灌注相邻钻孔。

3.2.5 特殊情况处理

1）在灌浆过程中不间断的对桥台两侧边坡及桥台尽头侧加固挡墙进行巡视，一旦发现漏浆现象即暂时停灌，立刻使用钢钎、一字螺丝刀、铁锤等工具将堵漏纱布冲击挤压入漏浆缝隙，确认达到堵漏效果后再继续进行灌浆。

包茂高速公路（G65）达州州河大桥照片

2）在灌浆过程中不间断地对灌浆钻孔附近路面进行巡视，一旦有地表冒浆现象即采用如下措施：①适当降低灌浆压力、提高浆液浓度，必要时在浆液中适当添加水玻璃或锯木面；②控制浆液流量在40L/min内；③间歇约15～30min钟再继续灌注。

3）在灌浆过程中，一旦有浆液从附近其它钻孔串浆时，即采取如下措施：①立即使用备用栓塞封堵串浆钻孔，继续灌浆；②施工组织安排时适当延长相邻孔施工时间的间隔，使前一次序孔浆液具一定强度后再施工后一次序钻孔；③若串浆孔为待灌孔，可进行同时灌浆；④若串浆孔正在钻进，则停钻并封闭孔口，待灌浆结束后再恢复钻孔。

4）在灌浆过程中，若灌浆孔附近路面，特加是已铺筑沥青层的路面出现微微向上隆起现象时，应立即减小压力和控制浆液流量，必要时暂停灌浆，间歇约2～5h待已灌入的浆液具一定强度后再继续灌浆。3.3 效果检查

灌浆效果的检查方法主要有以下几种：

1）各桥台注浆时，随着注浆时间的延长和注浆量的增加，在桥台两侧边坡及桥台尽头侧加固挡墙可看见明显的水湿痕迹逐步上升（因石料的透水性引起），当水湿痕迹上升到路面下相应位置时，说明该桥台内浆液已充填满。

2）通过注浆压力、吸浆量大小参考经验数据来判断灌浆质量的好坏。

3）随着结束灌浆孔数量的增加，其单孔吸浆量呈明显减少的趋势，说明该桥台内浆液已逐渐充填满。

4）按总施工灌浆孔5%的比例在灌浆孔间适当位置布置灌浆质量检查孔，通过采样取出土芯观察水泥浆渗入情况并送实验室测试其物理力学性质，将观察结果和测试结果与灌浆前采样钻孔所取土芯进行对比，从而判断灌浆质量的好坏。

5）在灌浆孔间适当位置用钻机钻进至适当深度，进行标准贯入试验获取相应的物理力学参数从而判断灌浆质量的好坏。

6）采用点探法或放射性同位素法测定浆液的渗入范围，从而判断灌浆效果。

7）在灌浆孔间适当位置用钻机钻进至适当深度，进行现场波速试验，利用弹性波在介质中传播速度与介质的动弹性模量、动剪切模量、动泊松比及密度等的理论关系，从测定波的传播速度入手，求取土的动弹性参数，从而判断灌浆质量的好坏。

选用上述第（1）～（5）种方法综合对本灌浆项目进行了灌浆效果检查，结论为灌浆效果优良。

4 结束语

包茂高速公路（G65）达州罗江至邻水段自2001年陆续分段开通，其中州河大桥所在的罗江到百节段最先修建完成和试运行，至今已正常运营十余年，其桥台背填筑土层无明显沉降，行车顺畅，从未出现桥头跳车问题。事实证明灌浆技术能显著的提高桥台填土的密实度，改善填土体的物理力学性质，降低变形量，最大程度的削弱和避免出现桥头跳车问题，大大提高了行车安全性和舒适性，大幅减少了道路维护费用，经济效益和社会效益显著，为解决高等级道路桥头跳车问题提供了可借鉴的经验和方法。

[1] 何天承，陈良益，等．达渝高速公路洲河大桥桥台灌浆报告[R]．2000．

[2] 胡晓，周世良．灌浆技术在桥台加固工程中的应用[J]．重庆交通学院学报，2003，22（增刊）．

[3] 曹纬浚．注册岩土工程师执业资格考试基础考试复习教程[M]．北京：人民交通出版社，2013．

[4] 张有良．最新工程地质手册[M]．北京：中国知识出版社，2006．

The Application of Pressure Casting to the Control of Abutment Bump

CHEN Bo
(No. 137 Geological Team, Sichuan Bureau of Coal Geology, Dazhou, Sichuan 6350060)

This paper has a discussion on causes, endanger and control measures of abutment bump and the application of pressure casting to the control of abutment bump.

abutment bump; casting; result; application

T44

：A

1006-0995（2014）04-0566-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2014.04.021

2013-08-21

陈波(1979-)，男，重庆綦江人，水工环工程师、注册测绘师、注册安全师，主要从事地质和测绘工作