化学灌浆DCG在混凝土框架桥地基处理中的应用

陈华梁

(广西交通投资集团有限公司，广西 南宁 530022)

0 引言

随着我国交通运输建设的大规模投入，路网密度逐渐增大，公路与铁路相互穿插的现象也日趋频繁。对于新建公路下穿既有铁路，往往使用顶进框架桥工艺施工，其能有效降低施工对铁路正常运营的影响，同时施工方便安全，投资相对较少。但近年来工程实践表明，进行顶进框架桥施工时由于原路基状况不明确，往往在施工过程中或工后出现扎头及不均匀沉陷等病害，严重影响工程使用安全。

为对框架桥顶进就位后出现的不均匀沉陷进行处理，以消除工程质量缺陷，文章以玉林至铁山港高速公路下穿益湛铁路混凝土框架桥施工为例，研究化学灌浆DCG工法在其地基加固、纠偏及抬升处理中的应用效果，对同类工程有一定的参考价值。

1 化学灌浆DCG工法技术特点

DCG为一种化学灌浆专用材料，其施工工艺和设备与传统灌浆类似，但由于其可根据施工目的和处理部位地质情况调配化学材料，因而处理更具针对性。其作为一种在建(构)筑物纠偏、抬升的成熟施工方法，于20世纪90年代就在高速公路建设中广泛使用，工程效果较好。同时，DCG工法在2005年就获得国家授予“加固地基和抬升调平铺面”的专利化学灌浆方法。相比于传统灌浆，其具有以下五大特点：

(1)浆液凝固时间可控。根据施工需要，通过调整特配化学材料与水泥浆的比例控制凝固时间(一般为十几秒到几分钟)。

(2)处理部位精确可控。通过不同灌浆压力和调凝时间控制浆液扩散半径，确保灌进浆材留在指定处理部位。

(3)工程效果可控。利用化学灌浆DCG工法，在加固软弱地(路)基、抬升构(建)筑物时，能依照施工目的实现工程质量控制。

(4)作用机理先进。该工法通过灌进浆材的劈裂、挤压作用提高土体密实度，形成独特立体网状浆脉，极大地提高地基承载力。而传统灌浆则是依靠浆液渗透固结作用提高土体承载力，仅能用于疏松、孔隙较大的土层加固，不宜用于粉质黏土和淤泥土加固。

(5)浆液结石率高。该工法使用的“水泥+化学浆”混合后瞬间凝固，结石率接近100%，且在固化过程中自身不断吸水养护。而传统灌浆结石率≤75%，固化过程中释放出大量水分，对地(路)基有一定的软化危害，对荷载较大的建(构)筑物灌浆时可能存在越灌越沉的现象。

2 化学灌浆DCG工法加固处理效果

2.1 工程实例

广西玉林至铁山港高速公路下穿益湛既有铁路，相交处铁路和公路均位于曲线段。工程采用顶进混凝土框架桥施工，其孔跨布置与公路路幅宽度相适应，采用2～14 m钢筋混凝土框架结构，框架中心线与公路切线平行，框架结构内空高度为6 m。

该框架桥施工完成后发生严重的不均匀沉降现象，其中最大沉降量为58 cm，四角沉降差达30 cm。尽管铁路可通过增高道渣、整修路轨等方式保证线路安全运行，但已无法满足高速公路净高控制要求，需对框架桥采取抬升措施，使其恢复原设计标高。

经地质补勘发现，原铁路路基下有强风化层，且地下水丰富。框架桥施工中路基开挖及孔桩施工等造成土体工程特性发生变化，使其承载力降低，因而发生不均匀沉降现象。为使该框架桥既满足铁路的安全运行，又满足高速公路设计要求，必须对该框架桥基础进行原位加固，同时实现纠偏抬升。

2.2 灌浆设计参数

使用水、P.O32.5普通硅酸盐水泥、水玻璃、速凝剂、减水剂和防析水剂制备的化学浆材进行灌浆处理，水灰比1∶1。注浆孔横向排列平行于益湛铁路中心线，纵向排列平行于高速公路中心线，位于基础范围内和外的孔距分别为4 m和2.23 m，排距分别为2.38 m和2 m。浆液凝固时间<60 s，加固和抬升过程注浆压力分别<1.5 MPa和2.5 MPa。注浆流量7～10 L/min，最大不超过20 L/min。

2.3 施工工艺

根据地质报告资料，并结合现场考察分析，分如下三个阶段进行灌浆施工：

2.3.1 框架桥基础范围外路基加固

冲孔桩施工过程对框架桥基础范围外土体造成扰动，进而使其承载性能下降。采用化学灌浆施工过程中，由于该范围土体较为软弱，故直接采用压水冲孔方法将灌浆管伸入土层进行灌浆作业。灌浆开始时灌浆孔周围有地下水冒出，表明此时浆体对土层起到挤密作用，随着灌浆进行，冒水量逐渐减少，直至消失，此时灌浆压力增加，框架桥基础周围挤出大量泥浆，表明浆体对泥浆起置换作用，土层进一步密实，强度提高，对框架桥基础形成环形包围圈，为进行基础底部土层加固提供有利条件。

2.3.2 框架桥基础范围内路基加固

由于基础下1 m处存在片石，故采用钻孔方式进行化学灌浆。同时为保证灌浆加固过程中框架桥基础均匀抬升，在基础范围设置3排灌浆孔，并将灌浆分为两个批次作业，第一批次为奇数列，第二批次为偶数列，如下页图1所示。

图1 基础范围内注浆孔布置图

为保证施工质量，灌浆过程中根据如下三个原则判断是否终止灌浆：(1)灌浆压力>1 MPa；(2)单孔灌浆对框架桥基础抬高达到2 cm；(3)出现明显串浆现象。按上述方法完成第一批灌浆后，发现框架桥基础标高已增加2 cm，表明灌浆初步达到预定效果。但此时发现框架桥顶部铁轨发生变形，为此进行第二批灌浆前对铁轨进行扣轨作业，使铁轨脱离道渣，为进一步抬升框架桥基础提供足够空间。而后进行第二批次灌浆作业，完成基础范围内路基加固。

2.3.3 框架桥基础调平纠偏

由于原框架桥基础出现了不均匀沉降，因而灌浆抬升后对沉降量过大的位置进行针对性调平，根据沉降量不同调整灌浆量。完成上述工序后框架桥已基本恢复平顺，但尚未达到高速公路对净空的使用要求，为此对框架桥北流端继续抬升，减少横坡和超高造成的框架桥内使用高度不足的弊病。

此外，由于灌浆使土体不断挤密，灌浆压力不断增加，此时原扣轨桩受到的横向力也随之不断增加，进而产生水平位移，故灌浆过程中采取如下纠偏措施：(1)对扣轨桩做刚性牵拉限制；(2)调整抬升时的灌浆深度，减少扣轨桩受力面积；(3)对横向位移超出5 cm的扣轨桩外侧土体进行灌浆作业，增加桩外土体强度，以抵抗内侧推力造成的位移。

2.4 处理效果

由于对工艺配方进行精准调控，使浆液准确到达目标部位，对框架桥进行有目的的精确抬升，不但使原来因不均匀沉降产生扭曲变形的框架恢复平顺，而且未对框架桥结构及与之相邻的八字墙、护坡、台背路基等造成破坏。还为满足公路变更设计需要，特地对铁路北流端实施定向定量超抬，最终实现最大抬升量78 cm，使框架桥顶部达到平直(30 m跨度范围直线误差仅6 mm)，既满足铁路线路的纵坡要求，也符合高速公路使用横坡和净空的需要。

3 结语

化学灌浆DCG工法具有工期短、造价低及对施工进程精准可控等优点，对下穿铁路或下穿公路的框架桥等类似构(建)筑物的沉陷病害工程实施原位加固、纠偏抬升施工具有良好可行性；可对框架桥进行适当超抬，以增加桥内使用净空；灌浆过程可能造成扣轨桩产生横向推移，故抬升量较大时应就扣轨桩进行刚性牵拉限制。

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