灌浆法在公路桥梁隧道施工中的应用

曾望林 ZENG Wang-lin

（邵阳公路桥梁建设有限责任公司，邵阳 422000）

0 引言

裂缝问题是公路桥梁隧道施工中经常出现，且影响较大的问题，轻则降低工程质量，重则进而影响到交通安全。为了减少或者杜绝此问题的发生，可选择有效的技术方法进行解决，比如说钢板加固技术和灌浆法加固技术，二者之中，灌浆法加固技术优势明显，可以提高工程的坚固程度，进而有效提高工程质量。近年来，随着生活条件越来越好，人们对出行安全和便捷的要求也越来越高，这就使得公路桥梁隧道工程需要更高的标准和要求。所以，要加强技术方法的研究和开发，而本文就隧道灌浆法进行了研究和探讨。

1 基本原理

灌浆法有很多作用，其中最常见也是最重要的就是堵漏作用，可以避免发生渗透问题。比如桥梁隧道的堵洞截流等。还有比较重要的就是岩石的物理强度可以通过灌浆法来提高，从而起到加固的作用，也能够更好的解决裂缝问题。灌浆加固法的主要原理是利用气压、液压和电化学等三者之间的物理关系，让能发生固化反应的浆液有效注入到孔隙或裂缝中，从而进一步改善介质的物理力学性质。其目的是进行孔洞封堵，流水堵截，从而降低渗透性，提升工程的抗渗能力，增加混凝土结构的稳定性和可靠性，进而提高整个工程的质量以及安全级别。

2 灌浆法技术优点

该技术优点可以总结如下：①可以利用灌浆法充分填充裂缝，将工程跑漏的问题及时解决，用填充物将裂缝充分填充密实，将公路桥梁隧道整体性提高，优化工程整体质量。②灌浆法能够将渗漏问题有效解决，可以在裂缝中灌注抗渗性强的材料，在裂缝修补后，能够将工程渗透性大大降低，从而将公路桥梁隧道的整体抗渗性能提高。③灌浆法实施。利用填充物充分结合工程相关构件能够将结构整体强度提升，可以充分达到加固的作用，将裂缝产生的不良影响降低。④通过使用灌浆加固技术能够有效改善不均匀沉降引发的公路桥梁隧道倾斜问题。通过上述分析可知，当前灌浆法加固技术在公路桥梁隧道加固中发挥着重要作用，该技术应用价值较高，有助于将施工质量和施工安全水平提升。

3 公路桥梁隧道施工中的常见问题

3.1 裂缝问题

公路桥梁隧道工程中会出现很多问题，其中最常见、最容易发生的就是裂缝问题，通常会出现在比较重要的位置，如桥墩、桥台等。刚开始会比较小，但如果没有及时发现和进行修补加固的话，会越来越大、越来越长，从而降低公路桥梁隧道的安全性，造成重大事故和损失，严重的会危及人们的生命安全。

3.2 砌浆脱落

开展公路桥梁隧道工程施工活动时，砌浆脱落也是容易出现的问题之一，其对墙面的稳定性会产生比较大的影响，进而影响整个工程的施工质量。所以，在进行施工时，要多注意这方面的问题，规范操作，有效加固，尽量避免此问题的发生。

3.3 砌石松动

公路桥梁隧道施工中，第三个常见问题是砌石松动的问题，而出现这种情况，是受隧道地质、地层形变压力以及松动压力等因素影响的。如果桥梁隧道无法承受这么大的压力，势必会给桥梁质量造成严重的影响和破坏。

4 灌浆技术在公路桥梁隧道中的应用

以某高速公路为例，其长约35.5km，桥隧比是27%，为双向四车道形式，设计时速是80km，路基整体宽度为21.5m。对该公路工程中的隧道进行施工时，应用了灌浆加固法（其中压力灌浆施工如图1 所示）。而要想使项目顺利进行，工作人员需要先确定施工工艺流程（如图2 所示），这是提高施工速度和质量的关键。

图1 压力灌浆施工图

图2 灌浆法施工工艺流程示意图

4.1 做好施工准备工作

在公路桥梁隧道施工中应用灌浆法加固技术时，需要在前期做好两方面的工作：第一，开工前进行灌浆试验，确保灌浆法操作的可行性和科学性。最好从加固技术的原理出发，然后结合工程的实际情况选择合适的试验方法，以增加数据的真实性和准确度，例如灌浆距、以及扩散半径等，能够为完善和优化施工方案提供有效的依据和参考。同时，在试验过程中要控制浆液的配比情况，保证水泥、黏土以及砂子的混合质量，还要明确高分子化学溶液的加入量。根据实际需求，可选择性价比高的水泥灰（水泥与煤灰为4:1 的配比），水泥最好选择C32 等级的硅盐酸水泥类型，能进一步提高灌浆材料的质量。第二，对应用中所使用的设备和材料进行合理的选择和精确的调试，使其更好的发挥出应有的性能。施工人员方面，要注重专业和素质的培养，维护好灌浆施工现场秩序，规范开展测量工作，使各个施工工序井然有条，为正式施工打好基础。

4.2 明确施工标准

为了有效解决裂缝、砌浆脱落和砌石松动等问题，应当制定出科学、合理、明确的灌浆标准，使灌浆加固技术发挥出真实有效的应用效果。在具体实施过程中，工作人员要了解压力情况，并事先进行抗压能力试验，以防止无法预料的突发情况出现，根据实际情况及时调整灌浆压力（正常应该控制在0.3～0.5MPa）。与此同时，施工人员要根据公路桥梁隧道的破损情况，精确控制灌浆用量，从而保证施工能按照原计划，甚至更高的效率完工。而在灌浆修复工作开始前，需准备好所需配料的类别和用量，以保证灌浆加固技术的正常开展，且在开展过程中需要注意承载力要符合对应的标准和要求，正常来说，淤泥地段的地基承载力不能低于90KPa，如果是复合地基地段，则不能低于135kPa，同时，施工人员还要控制好灌浆口的深度，根据经验判断，控制在3.5～5.5m 即可。

4.3 开展打孔工作

现场选用半径40mm 的钻头钻孔时，必须保证钻头与孔表面保持垂直状态。钻孔过程中如有粉状土，应设置导管，并合理保护导管壁。同时，还要防止灌浆孔堵塞，防止粉状物质进入孔内，保证后续施工工作的正常开展，保证钻孔作业的顺利进行。需要注意的是，本工程锚垫板上的灌浆孔应采用直径相同的管塞封堵，锚垫板与模板之间应设置橡胶，喇叭口与波纹管连接处也应用塑料布包裹，防止漏浆和堵孔。如果孔径过大，应密封以防止泥浆泄漏，波纹管应穿过锚垫。锚垫灌浆孔应向上安装或采取措施保证灌浆孔的平整度。

4.4 合理进行预应力钢绞线的安装

在对钢绞线进行穿束处理之前，应该使用高压泵进行孔道的清洗处理，去除其中的污染物质。在钢绞线进入现场之后应该先检查外观质量，一旦发现有锈蚀现象或者是存在润滑剂、污染物等，就要及时性的清除，锈蚀严重的或者是存在裂纹的钢绞线，则必须要剔除。在灌浆之前还需要对钢绞线进行物理力学的实验处理，如若不能符合标准，就要进行双倍数量样本的再次实验，如果还是不能满足标准，则整个批次的钢绞线都不可以使用。下料的环节中应该做好切割工作，采用切割机时，不可以利用电弧切割方式，切割之后穿束的位置应该利用黑胶布进行包裹处理，短束用人工穿束，在穿束长度超过一定长度，人工穿束无法进行时，可采用卷扬机穿束。还需注意的是，在开展穿束工作之前，应该进行锚垫板部分、灌浆螺孔部分的清理工作，然后再进行灌浆处理，在灌浆混凝土结构达到一定强度之后开展穿束工作。这样在科学进行灌浆处理的情况下，能够预防预应力钢绞线的安装质量受到影响，同时还能维护结构的性能，保证灌浆工艺技术能够高效化、高质量的使用，从根本上维护结构的质量。

4.5 确定浆液灌注参数

4.5.1 灌浆压力

在灌浆施工环节，灌注压力对于工程质量的影响最为直接，过大或者过小都会导致工程质量存在问题。如果灌浆压力过大，会对原路基结构进行破坏，导致路面顶起，浆液会沿着路基薄弱的部位直接冲出路基，影响工程结构性能；如果压力过小，则会使浆液无法流动到规定范围内，扩散性比较差，不能保证孔隙处理效果，一些没有浆液的区域结构强度不足，灌浆施工效果比较差。因此，在灌浆施工阶段应做好灌浆压力的全面控制，在工程正式施工前进行试验灌注作业，确定灌浆压力为1.0～1.2MPa。正式灌注施工时，要结合现场的情况做好调整和控制，逐步灌入浆液材料，保证压力达到标准要求，进而保障灌浆施工质量合格。

4.5.2 浆液配比

该工程项目应用的水泥材料为42.5 普通硅酸盐水泥，经过技术人员确定配合比为水泥∶水∶水玻璃=1∶1∶0.025，浆液制作环节严格执行上述配比参数。

4.5.3 灌浆孔的直径与深度

灌浆孔的直径尺寸为50mm，孔深度为6.0m，一般而言，应严格控制钻杆的深度，以达到灌浆孔深度的要求。

4.5.4 输浆速度

浆液在管道内输送的压力控制在1.4～2.0m/s。

4.5.5 胶凝时间

浆液的胶凝时间应当不超过1min。

4.6 合理应用压浆工艺

对于整体的预留孔道、两端区域，都需要做好密封处理工作，将真空度控制在-0.1MPA，不可以过高，也不能够过小。在真空度为-0.07MPA 左右的时候，就要将灌浆泵设备启动，打开阀门开始开展灌浆工作，在浆液经过空气过滤器设备的时候，对真空泵与抽气阀门进行关闭，开启排气阀门，了解排气管中的出浆状况，在浆液的黏稠度和初始浆液黏稠度相同的时候关闭排气阀门，继续灌浆三分钟，使得管道之内存在一定压力，之后关闭灌浆阀门。施工操作的过程中，应注意选择强度较高的橡胶管材料，将其抗压性能控制为1MPA 以上，并且在锚头密封一天一夜之后才能进行灌浆，同时需要着重控制材料配合比，将偏差控制在2% 之内。还需要在浆液流动性没有降低的时候也就是配置浆液之后的半个小时之内完成工作，以免出现浆液的质量问题。而且具体的压浆工作中需要注意的是，对于水泥材料来讲，应该选择使用硅酸盐水泥，强度等级在P.O.42.5 以上，并且强度符合设计标准，泌水率应该控制在3% 之内，搅拌之后三个小时的泌水率为2%以内，24小时之内可以全部被浆吸回。并且在水泥浆液中所添加的膨胀剂，需要确保自由膨胀率在0.06%之内，收缩率控制为2%之内，水灰比为0.4 以内，在添加减水剂之后控制在0.35 左右。具体的真空压浆过程中，应该结合后张法预应力混凝土的实际情况，在灌浆操作之前，消除气泡，对于混在浆液中的气泡也要进行消除处理，以免对灌浆的效果造成影响。灰浆搅和后的流动度一般为12～18s，采用流锥仪测定流动度；水灰比一般控制在0.3～0.4 之间；初凝时间为3h；7 天强度＞40MPa，28 天强度＞60MPa～70MPa。

4.7 开展灌浆施工技术

在开展灌浆施工作业时，要按照相应的标准和规范进行操作，可以按以下步骤进行：第一，链接灌浆管；第二，确认灌浆管链接紧密再进行压水试验，以确保施工的密封性和流畅性，保证浆液能够顺利流通；第三，进行浆液搅拌（按照渗入水、水泥、煤灰等的最佳比例来准备），搅拌时要均匀，以更好的确保浆液的制备质量；第四，在正式灌浆操作时，施工人员必须按照从上到下的顺序，把浆液缓慢注入钻孔中，待注满后，等待30min，以确保浆液已经完全凝固。同时，为了防止串浆情况的发生，可以分批次进行灌注，且遵循先疏后密的原则。还有一点值得注意的是，操作人员不可忽视浆液向上扩散容易，向下扩散难的灌注规律，在施工时，要先灌注隧道顶部布设的灌浆孔，接着是侧边灌浆孔，最后才是底板，这样操作下来，可以提高灌浆加固的效用，而灌浆速度可以视情况而定，控制在30～80L/min 即可。

4.8 封堵灌浆口

为了施工质量能够得到有效保证，在对公路桥梁隧道工程进行灌浆加固技术时，要严格按照施工规范和要求，在灌浆压力达到所设计的终压数值后，继续灌注10min，当进浆量低于20L/min 时，方可结束注浆操作，且要做好灌浆口的封堵作业。在具体操作过程中，需要注意以下三点：第一，施工人员要根据骨结面的情况事先对钻孔进行全方位的检查，及时发现灌浆空白区，并尽快启动补救措施；第二，做好灌浆量和压力等施工数据的记录，并详细检查核对，从而能更好的判断实际灌浆效果；第三，随机抽取总数二十分之一的灌浆孔（如果是地质条件差、有严重冒浆以及耗灰量较大的孔位则最好），进行压水试验，若吸水率持续30min 内均低于规定值，就可以确定施工是满足要求的，若高于规定值，则要开展补压作业，做好控制工作。

4.9 检测验收

在检测验收阶段，首先要对桥梁端产生的所有问题和因素进行分析归纳，比如量体的结构问题、施工的负荷问题、挂篮结构的变形问题以及气温的影响等。其次，在桥梁端完工后，要设置水准点（顶横处向两侧的位置），且不能是单一的，要在不同的段分段设置。同时结合模板面以及其他因素，来更好的保证桥梁工程的整体质量和安全性。灌浆施工全部结束后，进行物探检验，对比前后物探的结果，并且使用钻孔取芯检测方法，判断灌注施工的效果。

5 结束语

社会经济的发展以及国民的日常出行有赖于公路桥梁隧道，可以说，公路桥梁隧道的质量安全直接对人们的生命财产安全产生影响，为此，应当提升桥梁注浆质量，提高施工技术水平。近些年我国已经广泛地应用灌浆加固技术，取得了十分明显的效果，尤其是在公路桥梁隧道裂缝修补加固过程中，广泛地应用该技术。但是需要注意的是，应当严格按照规定的要求做好施工质量、效率的控制，保证施工作业的可靠性和安全性，将公路桥梁隧道的整体性能全面提升，延长工程的使用寿命。