固结灌浆在处理桥梁地基中的应用

2015-10-31龚云康

建材与装饰 2015年15期

关键词：封孔沉井压浆

龚云康

（贵州省建筑设计研究院贵州贵阳　550002）

固结灌浆在处理桥梁地基中的应用

龚云康

（贵州省建筑设计研究院贵州贵阳550002）

当前桥梁地基处理过程中固结灌浆技术的应用较为广泛，工程实践结果显示，使用灌浆法对地基做填充和加固能够对地基进行纠偏，在流砂防治管理的过程中更是发挥着重要作用。施工过程中建筑物基础地基会出现差异较大的沉降，导致出现地面裂缝，选择使用硅化水泥灌浆法能够在短时间内防止裂缝发展，确保建筑物与地基的安全性与稳定性。本文以桥梁地基的加固为例，简单介绍了固结灌浆法的作用和具体的实施方式。

固结灌浆法；桥梁；地基

引言

固结灌浆施工环节较多，涉及的工艺也比较复杂，因此其对于施工人员的操作能力有着严格的要求。在实际施工过程中常会出现由于缺少专业技术及丰富的经验而引发的问题。因此，一定要重视实际经验的重要性，为了进一步提升大坝固结灌浆工程的施工水平，必须不断在工程实践中总结经验教训，进而提高专业技术能力。

1　固结灌浆法的一般概念

1.1固结灌浆法的施工工艺

固结灌浆法主要是用压浆设备把浆体打入桥梁石块的缝隙或者空隙之中，固结灌浆对石块的加固处理是为了增加地基岩石的承载强度，也是为了调剂生大坝的堵水功能。固结灌浆分为高压固结灌浆与常态固结灌浆两种，高压固结灌浆在处理地表深度大的岩石加固过程中，能够克服因为注浆而造成的障碍与阻力，能够实现注浆的快速填充同时获得较好的加固作用。而常态固结灌浆处理则是在灌浆工作结束之后的7d左右，依照注浆顺序，对注浆圆柱环间做分序工作，环内加密之后无水孔先压入，之后再压入进有水孔，依照这种顺序依次向下压，并且在这个过程中同时完成灌注工作，如有必要还需要实行补充灌注。固结灌浆的施工顺序依次是先钻孔之后进行冲洗，然后再接着开展压水实验，开展灌浆操作，最后是封孔。封孔之后等水泥固结便可开展检查操作，检查有没有补充灌浆的要求，依照一般设计，灌浆孔直径不可在38mm以下，双层钢筋衬砌段依照具体的施工设计图施工灌浆工序。

1.2固结灌浆开展过程中需注意的问题

现如今很多的桥梁工程会使用固结灌浆的方式开展施工建设。在某种特殊的地质环境中，工程施工过程中对固结灌浆施工采用混凝土封闭法完成施工建设，持续两个月时间进行基础约束混凝土的连续性浇筑，以解决固结灌浆施工过程中出现的困难和问题。如果在灌浆过程中出现渗漏、浆体外流等现象，可以通过表层堵塞、嵌缝、减小压力、加大浆体浓度等方式解决。在灌浆过程中如果出现浆体在孔之间串通的情况，则有以下解决方案：①当发现重新灌浆时吸收率明显降低或者完全不吸浆的情况，要及时补孔进行灌浆；②如果串通孔间都符合灌浆基本要求时，可实行孔泵一对一的模式进行灌注；③如果串通孔之间不符合灌浆基本要求时，先用塞子将串孔堵住，当灌浆孔流程结束后，扫孔、清洗并给串通孔继续灌浆。其它需要注意的是，一旦发生紧急情况需要中断灌浆，中断的时间尽量不要超过30min，否则需要立即冲洗钻孔并重新开始。另外，需要预先统计涌水的压力和涌水量，再对涌水孔进行灌浆，对涌水段需要独立施工，施工时最好增加灌浆压力并尽量缩短段长，按照标准完成灌浆后，还要进行超过1h的屏浆，也可采取必要的屏浆辅助手段，比如在灌浆液中混入少许速凝剂可以有效提高屏浆效率。

2　工程实例

以某大桥为例，对工程建设一般执行流程和建成至今的质量做实际论述。

2.1施工设备准备

2.1.1施工机具

①钻孔机具：可以选择使用锤击下套管钻机，也可以选择地质钻探旋转钻机。因为待处理的地质是冲击砂砾层，其空隙层面较大且数量繁多，所以要求套管的内径在80～110mm之间，保证钻孔的深度在10～30m之间。②拌浆压浆设备：准备一台拌浆机，一台压浆泵，高压管长度15m，一只压浆嘴。

2.1.2灌浆压力和水泥入江辐射半径的确定

①最大压力：如果在灌浆过程中沉井中有冒浆的现象发生，需要先完成封底工作再开始灌浆，这个时候灌浆最大压力以孔隙压力对沉井底端的反压力不会诱发沉井位置改变为限。②最小压力：需要保证水泥孔浆有一定程度的抗剪强度，灌注的过程中，高压管中和砂砾石的空隙中必存在一定的阻力，最小灌浆压力要保证水泥乳浆辐射功能和设计效果相适应。模拟实验过程中发现，一般灌浆压力维持在0.1～1MPa之间，水泥的乳浆辐射半径保持在2.5～5m之间。

2.1.3压浆孔与压浆设备配置

考虑到灌浆之后地层对沉井的稳定支撑作用，灌浆压力与灌浆辐射半径大小和沉井外径大小，平面使用过程中选择2点钻孔实施压浆孔的布置。具体的布置位置是依照沉井上游中心点左右对称距离上游中心位置各1/8的圆周距离，紧紧地贴合在沉井外壁实行钻孔工作。依照计算可知，该大桥基础地基的持力层有承载力要求，具体的压力大小为0.7MPa。固结灌浆工作完成之后，依照这种具体的地质条件，地层的承载能力可以实现控制在5～10MPa之间，强度底限则是在半径的边缘位置。选择使用双孔灌浆两空辐射边缘的交叉重叠方式，可以较好地实现增强此处固结强度的目的。因为乳浆和高压运输管道之间存在一定的阻力限制，为了降低灌浆压力坡降程度，加大灌浆具体影响范围，切实实现灌浆效果提升的目的，把压浆泵放置在老桥4#墩上的人行道位置，让压浆泵的出口与压浆孔隙之间的高压输送管长度尽量变短，减少灌浆压力在输送管中的耗损。

2.2施工工艺流程

2.2.1钻孔及孔口管埋设

在固结灌浆的过程中，需要按照环间分序、环内分两序的原则进行施工，先对内环的一序孔进行施工，然后对内环的二序孔进行施工，从内向外展开施工，要求孔距为3.0m×4.5m，为了保证钻机固定结实，在使用岩心钻机时需要多次校对钻机竖向轴垂直是否符合设计标准，钻头采用金刚石材质，当达到2m的深度时需要引入φ108的孔口管进行灌浆，经过3d左右的时间等待浆体凝结，孔口管确认固定后继续钻孔。当钻到所要求的灌浆距离时对钻孔进行清洗直至观察到回水不再出现浑浊为止（按要求孔内沉淀物最好不超过20cm的厚度），继续灌浆并钻孔到规定高程。钻孔流如图1所示。

图1　钻孔工艺流程示意图

2.2.2洗孔

将大流量的水流通过尾管导入到孔内，采取密封孔口，由孔底向外冲的方式进行洗孔，直至将孔内混有的各种杂质、岩粉进行彻底的冲洗，一直冲洗到回水清净为止，对缝隙的冲洗则需要在灌浆之前并使用80%的灌浆压力作为冲洗压力。如果发现灌浆孔范围中的基岩所吸收的水量较多，并且没有回水的情况时，技术人员可以利用灌浆自动记录仪记录此时灌浆泵的数据；若发现灌浆孔段内基岩所吸收的水量较多，同时回水管有回水，但是压力不能达到标准压时，技术人员要通过灌浆自动记录仪读取此时最大可能到达的压力值以及灌浆泵的流量。

2.2.3简易压水试验

当压力值处于灌浆压力80%的控制范围内时，将专业用于计量的导管与回水管相接，在输入时间后自动计量仪会每隔5min统计一次数据，包括压力、流量、透水率等指标，并将在20min后打印出来，如果最终数据不能满足设计标准则需要返工。

2.2.4灌浆

①采用全孔灌注法。要想达到理想的固结灌浆效果，采用适宜的灌浆压力是必不可少的，首尾两排的压力值最好在0.3MPa，中段则控制在0.5MPa（以设计标准为基础）。还可以通过现场实验进行验证，以垫层混凝土发生移动的临界点时为最大灌浆压力。②灌浆的配比调换原则。一般的水灰比例分为3：1、2：1、1：1、 0.6：1（或0.5：1）四个级别，通常灌浆采用的比例是3：1，其浓度要随时进行调整，由稀释至浓稠而进行不断的改变。③灌浆完成的依据。灌浆是否完成主要是参照以下两个指标：a.标准压力下的注入率要小于0.4L/min，持续灌浆0.5h；b.标准压力下灌浆时长在1h之上，实现全程化灌浆。

2.2.5封孔

在完成钻孔灌浆工作后，由监理工程师在第一时间对施工质量进行检查，封孔作业要在通过检查后进行。由于灌浆的方式不同，所采用封孔的方式也不尽相同，在固结灌浆中若采取的是由上至下分段式灌浆，对应采用的封孔方法则是分段压力灌浆封孔法；若采取的是由下至上的分段式灌浆，封孔方式选择的是机械压力灌浆封孔法，并在机械封孔完成后辅助人工封孔的方法，也就是将人工提前搅拌好的75#水泥砂浆填充到灌浆变干之后露在外面的孔隙中，将其填实并整理平整。相关监测人员可通过抬动观测对固结灌浆质量进行检查，固结灌浆抬动观测孔基岩深度为7m，需要注意的是，抬动变形观测装置需要在灌浆作业结束之前完成埋设，观测控制10m范围内的灌浆孔，在裂隙冲洗、压水试验及灌浆过程中应该有专人连续地进行观测，每min测记一次读数，并填写观测记录表，如图2所示。