浅析公路桥梁隧道施工中注浆技术的应用

2022-02-20刘海峰

黑龙江交通科技 2022年12期

刘海峰

(江西省公路工程监理有限公司,江西南昌 330009)

0 引言

桥梁隧道工程建设为道路运输产业起到关键性作用。其中，注浆技术能够更好的提升桥隧施工效果和工程质量。注浆技术，即通过压力作用将混凝土浆液喷射到建筑物墙体及工程地表上。注浆中的浆液是由细小颗粒和凝胶拌和在一起，经喷射于墙体后浆液会渗透到墙面的孔洞或墙体的缝隙或疏松位置，在浆液中的凝胶作用下，使浆液与墙体融合成一体，使墙体中的孔洞、缝隙或疏松得到完整的填充，同时也强化了墙体的稳固性。

1 工程概况

本项目整体成南北走向，路线全长14.66 km。

主线道路等级为一级公路，设计速度80 km/h。本工程路基设计的整体全宽为12.25 m，路面宽7.5 m，两侧硬路肩各宽1.5 m，土路肩一侧1 m，另一侧0.75 m。道路全线新建隧道1座，桥梁11座，涵洞37道。

2 注浆技术在公路隧道二次衬砌施工中的具体应用

2.1 隧道二衬注浆施工工艺流程

为简化施工工艺，在二次注浆衬砌选择素混凝土。但对于特殊地段需要有针对性的选择钢筋混凝土，比如，在浅埋地段或软弱围岩区域，其目的是保障隧道结构稳固和安全。二次衬砌的时间选择需要根据隧道围岩地质监测数据以及实际施工作业情况进行确定。按照施工标准混凝土抗渗等级不小于8级且强度等级为C25。

施工工艺流程如图1所示。

图1 隧道二衬注浆施工工艺流程

2.2 现场试验分析计算

注浆技术采用压浆作业。根据注浆设计要求，选择3根普通钢管作为压浆管(规格:直径30 mm)。密封压浆管的同时安装单向阀，在确保不渗漏的前提下，还要确保混凝土在浇注终凝后，满足在2～5 MPa泵压下能够开塞。压浆管在下放时，需要通过注水检测其密封性。压浆管在下放过程中避免损坏，避免水泥或其他杂质渗入注浆管。如果出现漏水现象，就及时进行焊接修补，确保管道处于密封状态。在确保压浆管道顺畅的情况下，用清水冲开压浆管的底部的密封套。压浆管需要在浇筑完桩混凝土后的24～48 h后方可开塞。

本工程中，通过对地质条件的测绘和测算，经不断修正取数，得到灌柱桩基单桩承载力为18 590 kN。在不考虑注浆时，承载力约提升了10%，灌柱单桩承载力为16 731 kN。

即以施工现场的实际桩底注浆，桩基底部直径D设计为2.0 m，GPI值设计为2 MPa，将以上数值代入公式得出：TCM取值为0.35。以此得出，在充分考虑桩底注浆的前提下，灌柱桩基的单桩承载力为18 660 kN。

可见，本工程采用桩底注浆技术，能够提升基桩的承载力，通过方案对比，可节约10%左右的的作业费用。

2.3 二次衬砌施工流程分析

(1)初期支护检查

初期支护结构由钢筋网、钢拱架+C25喷射混凝土形式。在初期支护施工结束并且满足围岩下二衬至掌子面的相关施工要求后，才可开展二衬施工。工程开始前需要先对整个端面的尺寸进行测量，经检验初期之后的断面尺寸和二衬厚度也达标后，才可开展后续施工。与此同时还需要做好对初期支护面平整度的检测，如果存在凹陷区，则需要通过喷射混凝土进行补平，以免在后续施工中出现二次衬砌脱空问题；如果存在突出部分，则需要将其凿除，并对表面进行修理，确保其达到施工要求。对于露在外部的锚杆也需要及时将其切除，确保其与支护面齐平，并且为了避免影响后续防水板施工和造成施工安全隐患，切口必须修整为平齐面，禁止存在斜口或者监测。

(2)防水层施工

当初期支护结构趋于稳定后，就可以开展防水层施工，施工中需要每间隔6 m就设置一个环向打孔波纹管，如果部分区域渗水情况较为严重，则需要适当缩小间隔，增加波纹管数量。波纹管禁止对接，只能够通过套接的方式进行连接，并且套接长度必须在10 cm以上。波纹管外部需要缠绕无纺土工布，并通过铁丝进行绑扎之后再利用射钉枪将其安装在支护面上。土工布需要铺满整个初期支护表面，并用水泥钉进行固定，水泥钉的间距一般需要控制在0.5～1.0 m，当固定到拱顶位置时，则需要缩短间距，增加水泥的密度。如果土工布需要搭接，其搭接长度必须超过10 cm。当上述施工完成后，还需要将耐热衬垫用水泥钉固定在土工布表面，耐热衬垫在拱顶、边墙和防水板焊接位置的间距则需要分别控制在50～80 cm、50～100 cm和50 cm。利用热贴铺挂技术将EVA防水板的粘贴在耐热衬垫表层。焊接开始前必须提前通过试焊接来确定焊接的温度、速度和时间，确定好最佳工艺参数后，需要严格按照既定的参数来进行操作，焊接完成后的防水板必须做到平整无褶皱，禁止出现烧穿、烧焦等问题[4]。同时为了避免拱脚渗水对电缆沟造成影响，防水板的底部必须做好纵向排水管的安装。

(3)钢筋安装

隧道内部空间极其有限，所以钢筋加工需要在外部加工厂进行统一加工，然后再运至洞内进行组装。如果钢筋直径大于25 mm，需要通过机械进行连接，而其他直径的钢筋需要通过焊接的方式进行连接。在采用机械焊接时，要严格按照要求对钢筋进行切割、车丝和套上丝头保护帽，之后再运至工程现场。在钢筋连接完成后需要仔细检验其拧紧程度，在经力矩扳手检查合格后，才可进行后续施工。在进行钢筋焊接时，必须先适当弯曲钢筋焊接端，这样可以保证焊接完成后钢筋整体保持平直，焊接后也需要检验焊缝是否饱满，有无过焊、漏焊等问题。按照既定的设计要求做好第1层环向钢筋的安装，防水板凹出位置需要设置垫块，以此来形成对钢筋保护层的有效保护。水平筋需要按照要求进行绑扎，在同一段面中，相邻接头必须错开超过50 cm，接头数量最大不能超过整体的1/2。工程建设中需要安装5道架立筋，分别置于拱顶、边墙、起拱线等相关位置，需要注意在施工中必须配合断面仪测量调整架立筋的位置和高度。第2层环向钢筋这需要与架立筋连接，连接方式为焊接，使两层钢筋与架立筋固定，然后再安装其他环向筋及水平筋[5]。在两层钢筋都搭接完成后，需要迅速进行连接筋的安装，并且连接金需要用铁丝与钢筋网交叉位置进行牢固绑扎。需要注意的是，在此过程中必须做好对防水板的保护，以免影响防水防渗效果。并当上述施工都结束后，还需要做好止水带的安装，提高二次衬砌防渗性能。

(4)二衬台车安装

调平层必须按照要求进行整平处理，之后才可以进行钢轨的铺设，钢轨采用钢筋卡扣进行固定，而且钢轨中心线必须与隧道纵轴线保持在相同垂直断面。施工过程中二衬台车沿钢轨运行至施工位置，之后再结合测量结果对台车位置进行精确调整，并用木楔固定制动轮。之后再启动液压油泵，将台车模板升至到相应位置；然后启动调心油缸，调整台车中心线，使其与隧道中线相一致；最后调整侧模到相应位置。在上述工作都完成后就可以切断电源，固定油缸。台车就位后，还需要做好底梁支撑及侧模螺旋千斤顶的安装，以便于施工过程中受力的正常传递。底梁支撑千斤顶需要设置在结构稳固承载力强的区域，如果落在钢轨中必须做好固定，以免在施工中千斤顶滑脱；如果落在调平层，则需要垫上钢板，以免在施工过程中因为受力导致千斤顶陷入基层，影响台车的平衡。在台车安装中，台车模板必须按照施工技术要求与前一板二衬进行合理搭接，搭接长度一般需要超过10 cm。同时，完成台车的搭建后，还必须做好端头封堵模板和止水带的安装固定。同时为了便于检查混凝土灌注情况，端头模板的安装需要先从两侧部分开始，然后逐渐根据灌注进度来进行模板安装。

(5)混凝土浇筑

在浇筑混凝土的过程中，需要做好对防水板的保护，禁止直接将混凝土浇筑在防水板中，并且也禁止利用台车模板流入，只能利用输送管末端溜槽匀速灌入到二衬内。浇筑的顺序为从上到下，左右交替，分层浇筑的高度最大不能超过50 cm；整个浇注过程必须连续开展，每完成一层浇筑就必须及时进行振捣，并且在振捣过程中必须做到对称作业，以免受力不均而导致台车偏移。当浇筑高度去窗口距离小于50 cm，需要将其关闭，移至上一排窗口继续浇筑。在浇筑到边墙位置时，可以适当降低浇注速度，这样在浇筑到拱顶位置时，边墙位置的混凝土能够达到初凝状态，要有助于减少台车受力。超过起拱线的衬砌结构所用的为高流动性混凝土，振捣则采用的是振捣棒配合附着式振捣器，在振捣及浇筑施工中必须做好对各预埋件的有效保护并定期检查预埋件的位置，避免出现松动移位等问题。浇筑拱顶位置时，需要把输送管与浇筑孔直接相连，直接泵送，并利用附着式振捣器进行振捣。需要注意为了避免出现衬砌脱空问题，拱顶混凝土输送时间间断最大不能超过20 min。在进行封顶时，所用混凝土为补偿型混凝土，利用封顶器将混凝土注入拱顶，在水泥浆沿挡头板观察孔溢出则说明封顶成功。

3 公路桥梁隧道施工过程中要注意的事项

在公路桥梁隧道工程施工的过程中，涉及的个别工程技术非常繁琐，所以要对这种问题进行合理的处理，并选择妥当的施工技术和方案，保障隧道技术工程的质量，从而提高工程效率。在工程施工方案的选择上，有可能会出现同地点不同类型的注浆技术的现象，所以施工过程要先遵循低压注浆到高压力注浆的先后顺序。注浆施工过程中，要求对隧道和桥梁的裂缝处以及孔洞处清洁，避免原本建筑材料和杂土废弃物阻碍浆液的粘结。要考量到隧道和原有桥梁的材料然后进行固定浆液的搭配，再考虑到电力设施的压力把控范围。杂土施工材料比较多的隧道和桥梁承重能力在120 kPa内，散土或细砂的承重压力在100 kPa上，承载流水沉积泥沙的压力在60～100 kPa，依据不同的施工材料设定不同的压力，才可以对固定浆液进行有效填充。确保空洞中和断裂处的浆液在封口处理前已经压实，防止工程结束后产生孔洞问题或二次断裂。要切实做好封口处理平整后的工程保护措施，对孔洞口或断裂处设置障碍物的保护，必要时安排人员巡查。注浆过程中的质量很容易受到人为因素或自然因素的影响，所以应当采取一定的措施进行质量把控：(1)要对注浆技术的工作人员进行技术培训，保证工作人员熟练地应用注浆施工技术；(2)要有专业的技术人员对孔洞口注浆和断裂处进行现场勘查，保证建筑材料与压力范围的适应能力相符合，必要时要对压力过高的情况进行试灌测验；(3)用压实测试把固定的浆液打入孔洞内或断裂处进行搅拌，确保浆液内没有气体空隙；(4)对整个桥梁或隧道进行检查，判断对空洞处或断裂处是否都完成了修缮。