高压注浆对涵洞沉降地基加固处理应用

林高峰

摘 要：本文结合具体工程案例，选用高压注浆技术对涵洞不均匀沉降进行了分析，提出了相应的加固处理措施，以期有效提升工程质量。

关键词：涵洞工程；不均匀沉降；高压注浆；加固措施

中图分类号：U449.5 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）10-0125-02

1 工程案例

潼荣高速公路K56+890涵洞工程为机通兼排水钢筋混凝土通道，设计净空6x4.5m，涵长50米，基础为C25混凝土整体式结构，基础净宽度为6m，1.3m为其基础埋深。涵洞主体工程建成后，已基本完成上部填土部分，但经大雨冲刷，地基被雨水浸泡严重，地基土质松软，地基变形过大引起涵洞不均匀沉降现象产生，且有墙身节段间沉降缝开裂，沉降缝位置错台严重，进而对涵洞正常使用造成严重影响。当涵洞产生不均匀沉降之后，通过钻孔、探井取样法进行了详细考察，了解了现场地基岩土的工程地质特性，获取了真实、有效的地质资料，为加固涵洞地基提供了强有力的保障。因完成涵洞建设工作，因多种因素的影响，基于经济性原则，必须选用影响较小的加固方案。最后决定选用高压注浆地基加固技术进行涵洞不均匀沉降加固处理。

2 工程地质概况

本涵洞所处位置为一个鱼塘边上，沟谷发育，存有严重地形切割现象，原有地面标高为256.3m。涵洞轴线基本位于主线右侧山坡冲沟主槽，因冲沟汇水面积较大，暴雨或雨季后洪水流量较大，其他时间水流量较小[1]。按照从上到下的顺序，勘察控制深度范围内的场地内地层结构如表1所示。

3 涵洞高压注浆加固处理

3.1 加固方案

根据地质钻孔资料，采用Φ109地质钻孔，纯水泥浆压注的方法对地基进行加固处理，经地基承载受力验算处理深度定为7m。

3.2 加固原理

利用液压通过注浆管将配置好的水泥浆注入涵洞地基沉降体内的土体中，浆液以填充、渗透、挤密等方式与土体结合，发生物化反应，将原来松散土或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性及稳定性良好的“结石体”，从而提高涵基的强度及变形模量，减少其压缩性和渗透性，到达控制涵洞下沉变形的目的。

3.3 注浆半径

注浆加固半径即浆液沿注浆孔向四周的扩散半径，注浆加固半径一般在0.8-1.4m之间，平均注浆半径为1m，水灰比较大时，浆液较稀流动度大，扩散半径大；水灰比较小时，扩散半径小。

3.4 高压注浆施工的工艺流程

设备就位钻孔→成孔→灌浆管制作与安装→埋设注浆管→水泥浆拌制→压浆→沉降观测。

3.5 孔位布置

根据现场不均匀沉降情况，6m节段基础按1.6m孔距的4排注浆孔布设到涵洞内部，布孔形状为横竖形。距0.6m涵洞墙身向涵洞内侧开始布孔，横排4孔，纵排4孔，1节基础布设16孔，6节基础（已出现沉降）合计96孔。

3.6 钻孔与成孔

工程钻机（XY-1型）就位安装时机座要平稳，立轴或转盘要与孔位对正，其偏差不应大于5cm。钻头直径为109mm。成孔偏斜率控制在不大于1.5%。钻孔深度为7m。成孔内必须清除干净，保证注桨管能顺利插人孔内预定的位置。

3.7 灌浆管制作与安装

灌浆管材料采用外径φ80mm、壁厚S=5.0mm的无缝钢管，管材质符合国家标准。灌浆管制作，将灌浆管底部密封焊牢，管壁周围平分三条纵线，并在每条纵线上按15cm间隔均匀错位钻小孔，孔径为8mm。钢管钢管顶端应留出与注浆机连接的活动接头以便反复注浆，灌浆管要安放到孔底。因钢花管长度一般为4m，端部设1m长的不注浆段，钢花管用丝扣连接，要求连接强度不小于钢花管强度。

3.8 水泥浆拌合

注浆水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥。为保证获取的注浆参数最佳化，在注浆施工前期，应选取相应点、段做好试验，根据试验确定配合比如：水：水泥=1：1。按配合比采用水泥浆搅拌机搅拌均匀。进行注浆前浆液搅拌时间不小于3min，在注浆过程中搅拌机继续搅拌。配置的水泥浆应在2小时内用完，超过2小时没有使用则予以废掉。

3.9 压浆

采用间歇式双控注浆，双控原则，以注浆量和终灌压力双控[2]。（1）注浆压力一般控制到0.6MPa以内，注浆最大压力不大于1MPa。对于渗透性较大（土体较为松散）的灌浆段，灌浆压力适当降低，对于渗透性较小的（土体较密实）灌浆段，灌浆压力适当提高。（2）在钢花管顶部装上压浆头进行注浆，一般情况下要进行洗壁注浆，洗壁的目的是将钢花管外壁与岩土体孔壁之间填满水泥浆，以增加其粘结力。洗壁45min～60min之后，用水泥砂浆封堵钢花管外侧空隙，再用带喷头的洗孔水管插入到钢花管底部，用高压水边冲洗边上提，冲洗留在花管内的水泥浆，以疏通出浆孔。（3）安装压浆头，正式开始该管的第一次压力注浆，且管头进浆压力控制在0.6MPa，第一次注浆量约为240～260kg/m，注浆用1：1纯水泥浆。终止注浆要求：当注浆孔中压力达到0.6观察压力指示是否下降，若在10min内压力指示没有下降0.4MPa以下，则可终止注浆；若下降至0.4MPa以下，则继续注浆。注浆孔内压力保持0.5-0.6MPa之间，且持续10min内压力指示没有下降方可终止注浆。（4）关上压浆头上的止浆阀门，并卸下注浆胶管，移到另一孔進行注浆。（5）第一次压力注浆约40min～60min后，插入带喷头的洗孔水管到钢管底部，用高压水进行洗孔，以疏通钢管上的出浆孔，然后装上压浆头进行第二次压力注浆。稳定压力为1MPa，达到稳定压力后持续时间超过10min时，直到注浆量达到预期要求即可终止注浆。（6）施工中若有下列情况则立刻停止注浆，并相应增加循环注浆次数：1）涵洞底板周边已溢浆；2）涵洞底板发生拱起变形；3）注浆量太大（为加快凝结，在施工过程中可适当加入氯化钙2～4%，具体用量可通过试验确定）。（7）基底水泥浆初凝后，拧开止浆阀门，并及时用高标高砂浆将孔密封、抹平。

3.10 沉降观测

为全面了解该涵洞注浆前后沉降情况，通过长期沉降观测，对注浆效果进行客观评价，需将沉降观测点对称地布设到涵洞两台墙身。注浆前、注浆后与注浆后28天、43天都分别进行一次观测，第1、2、3、4、5、6节墙身观测点累计沉降量为-1mm、0mm、0mm、-2mm、-1mm、0mm。根据观测数据，说明浆液逐步固结，已形成稳定性良好的“结石体”，沉降也愈加稳定，则表明具有显著注浆效果。完成注浆作业后，又历经一个雨季，仍无沉降产生，则表明具有良好注浆效果。

4 质量检验

（1）注浆检查项目表2所示。（2）取芯检验。完成注浆28天后，即进行钻孔取芯检验，以注浆薄弱点为主，即左侧出口轴线两侧周围。通过岩芯样块分析，在1.3～7.0m范围内，分布有浆液结石体，形状为网状、脉状等；部分位置还有柱状结石体，所有孔取原状试样。通过试验检测，无侧限抗压强度满足规范要求。

5 结语

综上所述，为提高施工质量，推动公路工程建设发展。必须对涵洞施工中存在的问题进行及时了解、掌握，尤其是不均匀沉降问题，将严重影响涵洞稳定性、安全性。为此，在加固处理中，应根据施工现场实际情况，合理选用加固技术。本文结合工程具体情况，选用高压注浆技术进行涵洞不均匀沉降加固处理，通过后期沉降观测可见，加固效果良好。

参考文献

[1]杨旭光.预制装配式钢筋混凝土盖板涵洞设计与施工关键技术研究[D].中南大学，2013.

[2]赵建斌，李万乐，申俊敏，董立山.黄土地区高速公路涵洞病害调查及分析[J].土木工程与管理学报，2014，（1）：24-28.