公路桥梁隧道工程施工中灌浆法加固技术的运用

蒋磊

摘  要：由于操作失误、地质和天气等不确定性因素的影响，导致路桥隧道工程容易开裂，从而大大降低了工程的施工质量。鉴于路桥隧道工程在社会经济发展中的重要意义，行业集中力量研究如何通过应用灌浆法加固技术来保障工程质量。文章结合某高速公路桥隧工程的施工案例，探究灌浆法加固技术的应用。

关键词：灌浆法加固;公路工程;桥梁隧道

中图分类号：U445         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）05-0168-02

1 工程概况

某高速公路K15+660～K51+060段长约35.56km，其中桥梁隧道约占27%。通过参考JTG B01-2003，设计决定采用宽21.5m的整体式路基和宽11.25m的分离式路基，桥梁与路基的宽度相同;该高速公路设计速度为80km/h。鉴于该高速公路桥梁隧道贯通段以石英砂岩、砂岩为主要地质结构，外加其承担了较重的交通任务，所以该高速公路在使用中出现了开裂、砌石松动和砌浆脱落等质量缺陷。为了消除路桥隧道存在的质量缺陷，施工方采用了灌浆法加固技术，且取得了非常好的应用效果。

2 灌浆法加固技术

2.1 原理

在路桥隧道工程维护中，灌浆法加固技术的应用非常普遍，且相较于预应力加固、钢板加固、复合材料加固和延长路宽等方法，灌浆法加固技术更具应用优势。通常来讲，灌浆法加固的技术原理可归纳为：先按比例掺入水泥、砂子、黏土、高分子化学溶液等材料，并搅拌均匀，然后再采用电气化、液压或气压等手段将混合浆液注入裂缝或断裂中，從而发挥堵漏、防渗、加固和纠偏等功能。图1所示为灌浆柱示意图。

从作用机理来看，灌浆法加固主要通过灌注浆液，使其在裂缝中形成浆柱，并与工程结构复合，从而提高工程结构的承载力和控制器沉降量。

2.2 技术标准

为了提高灌浆法加固技术在路桥隧道工程施工中的应用效果，确定灌浆法加固的技术标准尤其重要。（1）浆材调配。在路桥隧道工程施工中，砂子、水泥、黏土或高分子化学溶液等都是比较常用的浆材。根据案例工程的客观实际，决定选用可塑性强、原材料便宜的水泥灰浆液，并按4：1的比例调配水泥、煤灰，其中水泥为C32硅酸盐水泥。为了保证水泥灰浆液的使用性能，要求按照规定比例混合并搅匀原材料，并在规定的时间段内用完浆液。（2）施工标准。路桥隧道工程加固的施工标准包括：首先，以实验的方式求得灌浆压力，并限制在0.3-0.5MPa区间;其次，先确定工程裂缝的宽度和深度，再确定灌浆量，并按计算结果的120%储备灌浆量;第三，当灌浆结束后，检测确定施工路段的承载力满足135kPa的要求，并保证淤泥路段满足90kPa、复合路基>135kPa的要求;第四，将灌浆口深度限制在3.5-5.5m区间，当灌浆口的吸浆量<0.6L/min时，延迟30min后结束灌浆作业。（3）扩散半径。在路桥隧道工程加固中，公路的空隙率与渗透性常因地质条件的影响而出现差异，故按经验算得浆液的扩散半径，并进行调整。

3 灌浆法加固施工工艺

在高速公路桥隧工程中，主要按以下流程进行灌浆法加固：施工准备→定位孔→钻机与注浆设备就位→钻孔→压水试验→插管、封填和提升套管→安装注浆管→注浆→提管和回填。

3.1 施工准备

假如施工前的准备工作充分，那么工程施工将得到事半功倍的效果。鉴于此，笔者提出以下建议：首先，组建一支专业的施工队伍，并实验确定搅拌车、电机设备的工作状态;其次，先确定裂缝或断裂的位置，再分析裂缝或断裂的成因，然后选择灌浆材料，最后制定灌浆方案;第三，组织从正规的渠道采购原材料，并试验检查浆材的技术指标，即通过开展灌浆试验，确定灌浆的孔距、扩散半径;最后，组织设计科学、合理的施工方案和施工组织方案，并保证执行到位。

3.2 钻孔

在案例工程的钻孔施工中，钻头的截面直径是85-90mm，即：先用红漆标定孔位，再进行钻机角度调整，使钻头与地面对准，然后按“加压轻、速度慢”的原则直接钻进，以保证孔位的方向、角度与设计要求相符。钻孔期间，如果遇到粉性土层，则先在钻孔中置入导管，并按要求保护孔壁，而后再继续用捞砂筒钻孔到黏性土层，同时记录好钻孔数据及向有关部分反映。

3.3 安装孔口管

在安装孔口管时，先按要求钻引导孔，再在其中按外露20-30cm的要求置入φ50的孔口管，并用麻丝填塞孔口与管壁的间隙，然后将浆液注入孔中。安装期间，要求控制好孔口管的角度，并安装牢固。通常来讲，无水地段与涌水地段的施工方案存在差异，即：在无水地段，填入干硬性早强砂浆;在涌水地段，用水泥固结混合料和增强型防水剂定位、固定孔口管，具体做法是：先均匀搅拌固管混合料，再分别装进若干个塑料袋中，然后塞进出水孔中，以使固管混合物在遇水成浆后固定孔口管。另外，为了防止灌浆管在灌浆中浆液外溢，要求在灌浆管的外侧裹上软橡皮材料。

3.4 压水试验

在连接好灌浆管后，按要求开展压水试验。压水试验的目的是为了检查灌浆管是否密封严实、冲洗岩石裂隙，从而使浆液的通路更宽阔和实现密实填充。

3.5 搅拌浆液

在搅拌浆液一环，先按比例将水、水泥和煤灰倒入搅拌桶中，再用搅拌机均匀搅拌制成均匀的浆液。对于制备好的浆液，要求在规定的时间内用完，切忌放置太久，以免影响浆液的使用性能。

3.6 灌浆施工

在路桥隧道工程灌浆施工中，按照从上到下的顺序缓慢将浆液从灌浆口倒入钻孔中，并在浆液饱和后填满灌浆口。之后，等待30min以上，以保证浆液完全凝固。另外，为了防止钻孔串浆，通常要求分批灌浆，并按“先疏后密”的原则钻一孔、灌一孔。鉴于浆液灌注表现出“向下扩散难、向上扩散易”的规律，则要求先灌注隧道顶处布设的灌浆孔，再灌注隧道侧边的灌浆孔，最后再灌注底板孔。关于灌浆的速度，试验确定为30-80L/min。

3.7 封堵灌浆口

当灌浆压力升至设计终压标准后，至少再灌浆10min，并当进浆量<20L/min时，结束灌浆作业，而后马上封堵灌浆口，并在封孔一天后进行密切观察。为了保证路桥隧道工程灌浆法加固施工质量，笔者提出如下建议：首先，根据浆液的固结面，检查钻孔中是否存在灌浆空白区;其次，通过查阅灌浆量、灌浆压力等施工记录，综合判断灌浆效果;最后，先按灌浆孔数的5%取孔，再开展压水试验，期间要求对地质条件差、严重冒浆和耗灰量多的孔进行重点检查。倘若实际吸水率持续30min都比最小吸水率规定值小，则判定其与设计要求相符;反之，按要求进行补压。

4 灌浆法加固施工注意事项

无可否认，灌浆法加固技术在路桥隧道工程中的运用有助于解决裂缝、松动问题，且提高了整个工程的质量，即其具有以下应用优势：一是堵漏，即通过填充孔洞，堵截流水;二是防渗，即有助于降低渗透量和增强抗渗能力;三是加固，其对增强岩土力学强度、加固混凝土结构意义重大;四是纠偏，使建筑设施恢复至不均匀沉降前的状态。

在该高速公路桥隧工程施工中，通过应用灌浆法加固技术，预防并解决了一系列质量缺陷。通过工程实践，笔者归纳总结出了灌浆法加固施工的几点注意事项：一旦钻孔施工遇到涌水，立即停钻，并依照固定灌浆;一旦灌浆压力骤升，改灌清水、水泥浆至灌浆压力恢复，再注浆，但当灌浆压力未恢复时，立即停止灌浆，并对灌浆管的畅通度进行检查;如果灌浆压力在进浆时非常高，且长时间保持基本不变，则立即更改浆液的配比、浓度和缩短其凝胶时长，亦可间歇式灌浆，注意按浆液凝胶时间要求来控制灌浆停留的时长。在灌浆法加固施工中，做好施工安全与环保管理工作非常重要，即：在开工前，组织开展安全技术交底，并组织学习安全规章制度和安全操作规程;安排专人负责管理电气设备和维护机具设施，以排除安全隐患和保证其正常工作状态;在灌浆前，全面检查机具、管路和封口等的实时状态，并及时停业处理发现的异常，同时切忌直接灌浆，而应先按要求开展注水试验;任何参与建设的工作人员都应事先配戴好防护装备，并远离灌浆口，以防在灌浆时爆裂伤人;在灌浆结束后，马上清洗干净机具设备，以防管路被堵，同時清理干净施工现场，以防残留物影响工程施工质量和污染环境。

5 结束语

目前，我国公路桥梁隧道的建设数量剧增，且应用到了许多新技术、新工艺和新设备，所以保证路桥隧道工程的施工质量至关重要。对于案例工程，其是服务西部经济的重要枢纽，一旦出现裂缝、松动等质量缺陷，无疑会制约沿线经济的发展。为此，该高速公路桥隧工程决定在施工中应用灌浆法加固技术。实践证实，灌浆法加固技术的应用是一次成功的探索，值得推广应用在其他的工程中。

参考文献：

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