袖阀管注浆在高速公路桥头路基加固处理中的应用

刘明华, 刘 彪

(1.湖南省核工业地质局，湖南 长沙 410011； 2.核工业长沙中南建设工程集团公司，湖南 长沙 410011)

桥梁台背填土工后沉降是桥台施工中一种常见的病害现象，其会造成桥台前路面与桥面产生高程差，引起桥头跳车现象，当高程差较大时甚至危及行车安全，因而对桥背填土进行加固十分必要。采用注浆技术提高桥背填土承载力以减少其工后沉降是桥台施工中一种常用的施工方法，其具有施工简单、加固质量和容易控制等特点。由法国Soletanche公司提出的袖阀管注浆工法是地铁隧道施工中的一种常用技术，其在美、英、法、日、意以及我国台湾、香港地区的隧道施工应用中均取得良好效果，近年来也逐渐在国内隧道施工中得到推广应用。

袖阀管注浆工法在桥台回填加固处理工程中应用还较少，工程经验以及应用效果需要进一步研究。本文结合龙怀高速公路TJ6合同段大、中桥头台背回填工程，采用阀管注浆进行加固处理，取得了较好的效果。

1 袖阀管注浆工法

袖阀管主要由孔壁上钻有泄浆孔的PVC管、橡胶圈、套壳料和双塞管等组成。橡胶圈能防止地下水、泥浆等杂物回流至袖阀管造成堵塞；套壳料能阻止浆液上下流动，有效控制注浆范围，保证注浆压力，并增加注浆有效半径；双塞管主要起增压作用。袖阀管注浆工法通过注浆泵将一定稠度的浆液加压，经连通管将浆液传输至袖阀管，注浆压力会使包裹在袖阀管外侧的橡胶圈胀开，套壳料挤碎，此时浆液逐渐向桥背填土的空隙渗透，同时注浆压力会使填土从薄弱结构面产生劈裂，浆液会沿填土裂缝不断向前延伸，所注浆液固结后与填土形成复合体，能有效提高桥背填土承载力，降低其工后沉降。在实际施工中，首先将袖阀管沿注浆孔伸至需注浆桥背填土底层，注浆完成后提升袖阀管，逐层进行整个桥背填土高度范围内注浆作业，实现完全注浆，施工中应注意每层注浆应一次性完成。

2 工程概况

龙怀高速公路TJ6合同段路线为东西走向，起自东源县船塘镇龙江村(K39+300)，终于船塘镇与连平县三角镇分界处(K48+910),路线全长9.61 km。主线共有5座大、中桥梁，桥台设计为肋板台，台背回填材料中部为透水性材料石屑，周边采用3 m宽黏土包边。

3 袖阀管注浆设计

3.1 注浆孔布置

路基两侧帷幕孔间距为1.0 m，其他孔间距为2.0～2.5 m，如图1所示。

图1 整体式路基半幅桥梁搭板注浆孔设计图(单位：cm)

3.2 钻孔原则

(1)对已经施工的桥台搭板，应使用钻孔注浆施工，方向竖直。钻孔前应根据桥台搭板设计图纸，利用钢筋探测仪确定桥台搭板内部钢筋位置，使钻孔避开钢筋，防止结构物承载力受损。

(2)对未曾施工的桥台搭板，在搭板现浇时注意预留竖向注浆孔，可采用PVC管作为支撑模具，待浇注完成后拆除PVC管模具。

(3)对于采用先注浆后施工搭板方案时，待注浆完成以后搭板施工时不再预留注浆孔。

3.3 钻孔直径与注浆深度

钻孔孔径不小于130 mm，注浆深度超过原地面以下0.5 m为准。

3.4 袖阀管规格

采用外径Φ50 mm袖阀管，管材质必须符合国家标准。

3.5 浆液配合比

采用早强型42.5普通硅酸盐水泥配置注浆液，其水灰比应根据桥背填土特性选择，一般为0.8～1.0。实际施工中根据需要可在不同注浆阶段采用不同水灰比浆液，如注浆开始时采用水灰比可稍大，以降低浆液浓度，而吸浆量大时水灰比应适当减小，以增加浆液浓度。

3.6 注浆量

水泥用量按平均250 kg/m控制。

3.7 注浆压力

袖阀管注浆施工中，初始注浆压力根据被动土压力理论计算。注浆流量约为50 L/min，注浆过程中压力一般为0.3～0.6 MPa，注浆终止时压力不大于1.0 MPa。

3.8 注浆终止标准

袖阀管注浆施工中，根据注浆量和注浆压力确定是否终止注浆，当其中一指标达到设计要求时即停止施工。如尚未达到注浆终止条件时发生跑浆或冒浆等现象，应分多次注浆，以尽可能提高注浆量至设计值。

4 袖阀管注浆施工技术

4.1 施工工艺流程

施工工艺流程为：场地平整→测量定位→钻机就位、对中→钻孔、控制垂直度→注入套壳料→安设袖阀管→分次注浆(在此之前完成配比检查、浆液配制、注浆管清洗等步骤)→移除注浆管→封孔。

4.2 施工操作

(1)根据钻孔布置，在桥台搭板表面进行放样，标注钻孔位置，其中钻孔中心与设计图误差应小于5 cm。

(2)根据钻孔设计直径采用干钻方式竖直成孔，钻孔深度与设计图误差应小于5 cm。同时为防止局部孔壁坍塌造成袖阀管不能插到设计深度，应根据桥背填土特性可能造成的塌孔情况适当增加钻孔深度。

(3)采用水泥、黏土和水按质量比为2∶1∶2配制1 d抗压强度约为0.3 MPa的套壳料，而后注满钻孔。

(4)将预先制作好的袖阀管掺入套壳料直至钻孔设计深度，应注意袖阀管中心尽量与钻孔中心重合，保证袖阀管外部套壳料厚度均匀。

(5)采用经检验合格的水根据设计水灰比采用早强型42.5普通硅酸盐水泥配置注浆液，同时施工中应根据吸浆量、串浆和返浆等情况及时调整水灰比或采用掺入速凝剂等方式调整浆液浓度。制浆过程中应严格控制各组分材料用量，且应搅拌均匀，搅拌时间一般不低于180 s；制浆完成后将其移入储浆池，边搅拌边注浆，注浆施工过程应尽快进行，一般持续时间不超过2 h，防止浆液离析影响注浆效果。

(6)根据气候情况，待套壳料达到设计强度后可开始注浆施工。注浆过程中应严格控制注浆速度和顺序以满足设计要求，如速度过快或集中注浆，容易引起冒浆和串浆现象，不利于注浆效果，且可能引起桥背填土开裂或致使桥台移位；注浆顺序应采用隔排跳孔方式，且由外到内；注浆过程从下到上，每次提升袖阀管0.5 m，如发现某注浆孔下填土吸浆缓慢或不吸浆，应在该孔附近重新钻孔进行注浆作业；如发生冒浆和串浆现象，应根据冒浆和串浆严重程度分多次注浆，以提升注浆效果，相邻两次注浆时间间隔约2 h；注浆过程中，注浆量或注浆压力其中之一达到设计值时停止注浆；当桥背填土所有注浆孔中有一半及以上孔位填土吸浆量大于250 kg/m时，可适当提高注浆量，以改善注浆效果。

(7)应实时监控注浆过程，避免因注浆压力过大造成桥背填土凸起等不利现象，具体为在注浆处理周边设置水平位移和竖向沉降观测点，监测预警值控制在20 mm。在整个施工过程中，要认真做好信息反馈和动态施工工作，利用监测信息指导施工。

(8)袖阀管注浆施工前应准确收集原始资料，施工中对各个工艺进行详细记录，包括钻孔、套壳料强度试验、套壳料材料配置及灌注、袖阀管插入、浆液配比试验、注浆量、注浆压力、静力触探试验、标准贯入试验、水泥鉴定试验等。

(9)施工过程中如发现桥台两侧锥台周围跑浆，或锥台护面墙变形或开裂，应立即暂定注浆作业，查明原因并处理后再单孔分次注浆；注浆过程中应采取导流措施防止冒浆或清孔的浆水四处溢流。

5 注浆效果分析

龙怀高速公路TJ6合同段的5座桥注浆情况见表1。从表1可知，全标段5座桥梁平均填土高度7.98 m，共钻孔4 070.92 m，每个桥梁台背注浆量记录显示总水泥用量953.11 t，平均为234.13 kg/m。每孔实际注浆量稍有差别，但注浆总量与设计总量基本相符，且水泥用量与填土类型也有关，砂性土区域比黏性土区域水泥用量明显要高。另外，注浆过程中每序孔的吸浆量逐渐减少，也间接证明了注浆设计参数与实际地层结构情况相符。

注浆后钻芯检测结果显示，包边土及底层填土浆液呈现劈裂状注入，石屑呈现板结状，对松散颗粒填料包裹较好，间接反映注浆后台背填筑密实性有所提高。经现场触探、透水性及弯沉试验测试，地基承载力、回填层的渗透性系数及弯沉值较注浆前得到明显的改善，表明该方法的适用性和可靠性。

表1 龙怀高速TJ6标桥梁台背注浆汇总表

6 结束语

龙怀高速龙连段2017年12月建成通车，现通车已有一年有余，桥头无跳车现象，有效解决了桥头路基的工后沉降周期长和桥头“跳车”问题。该项目通过实施桥背填土袖阀管注浆加固工艺表明：袖阀管注浆应根据桥背填土高度分层、定量和间歇注浆，同时可根据需要对某一部位重复注浆和不同地层选用不同配比浆液；钻孔和注浆工序分离，能实现流水作业，效率高、造价低；桥梁台背填土采用袖阀管注浆加固处理后，土基强度明显提高，透水性、可压缩性及水蚀性明显降低，有效延长了桥台前后路基路面的使用寿命，并增强了行车舒适性。