淺談高速公路橋梁工程中的注漿技術(shù)

胡曉惠 何芳

近年來,我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度不斷攀升,多條高速公路的竣工通車,我國(guó)的交通狀況得到了實(shí)質(zhì)上的改善。注漿技術(shù)作為一種新型有效的方法在高速公路橋梁施工領(lǐng)域得到廣泛使用,注漿技術(shù)是一項(xiàng)應(yīng)用范圍廣、實(shí)用性很強(qiáng)的工程技術(shù),它能控制地基的沉降,提高橋梁的承載力,注漿壓力將成為關(guān)鍵控制參數(shù)。為了滿足橋梁結(jié)構(gòu)堅(jiān)固的需求,把一定材料配制成漿液,用液壓設(shè)備將其注入地層或縫隙內(nèi),使其擴(kuò)散膠凝結(jié)或固化,以達(dá)到加固地層、防止?jié)B堵漏或控制地表沉降的目的,達(dá)到橋梁的舒適性、整體性、耐久性的目標(biāo),注漿技術(shù)是地下工程施工中的重要輔助施工技術(shù),它的效果和工程意義已越來越為人們所認(rèn)識(shí)。下面就談?wù)勛约簩?duì)高速公路橋梁工程中的注漿技術(shù)的膚淺看法。

1 注漿技術(shù)在高速公路橋梁工程中的應(yīng)用

注漿技術(shù)在高速公路橋梁施工的加固處理中仍屬于新工藝、新方法。合理選用施工工藝和技術(shù)參數(shù)是決定高速公路橋梁注漿質(zhì)量的關(guān)鍵,為順利實(shí)施公路橋梁工程中的注漿技術(shù),在注漿之前要先進(jìn)行壓水試驗(yàn),確定注漿施工工藝和技術(shù)參數(shù),然后再大面積注漿施工,確保工程質(zhì)量?jī)?yōu)良。[1]

2 注漿技術(shù)的分類

在我國(guó)高速公路橋梁工程中,注漿法的分類并沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。按含水巖土地層揭露前后進(jìn)行注漿施工可分為預(yù)注漿和后注漿;按注漿用的漿液材料又可分為水泥注漿、黏土注漿和化學(xué)注漿;按漿液產(chǎn)生的能量方式可分為靜壓注漿和高壓噴射注漿;按漿液在地層中的運(yùn)動(dòng)方式可分為滲透注漿、壓密注漿、劈裂注漿和高壓噴射注漿噴射注漿。不管怎樣分類,其灌漿機(jī)理在實(shí)際橋梁施工中有可能單獨(dú)發(fā)生,也可能幾種同時(shí)并用。單一的滲透注漿僅發(fā)生在特殊的情況下,實(shí)際工程中往往會(huì)滲透注漿和壓密注漿等一起應(yīng)用。在高速公路橋梁工程中最常應(yīng)用的是滲透注漿和壓密注漿兩種方法。

2.1 滲透注漿法

滲透注漿法是指在壓力作用下,不能夠破壞地層土顆粒排列的條件,用漿液填充土的孔隙和巖石的裂隙,用以排擠出孔隙和裂隙中的水和氣體,將土顆粒粘結(jié)成一個(gè)整體。滲透注漿法不改變土和巖石的結(jié)構(gòu)與體積,壓力相對(duì)較小。滲透注漿法依據(jù)球形擴(kuò)散理論和柱形擴(kuò)散理論。球形擴(kuò)散理論適用于漿液是牛頓流體,有一定的局限性。通常在點(diǎn)源注漿時(shí),被注介質(zhì)是均質(zhì)各向同性的無勃性土。柱形擴(kuò)散理論則是把注漿管的一部分注漿當(dāng)做研究點(diǎn),漿液呈柱形擴(kuò)散。由于柱形擴(kuò)散理論和球形擴(kuò)散理論都存在著相似的局限性,所以對(duì)于塑性流體而言,它的滲透系數(shù)有效勃度相當(dāng)于擴(kuò)散半徑的函數(shù),滲透注漿不考慮地下水運(yùn)動(dòng)和漿液勃時(shí)的變性影響,對(duì)高勃度漿液的誤差較大。滲透注漿只使用于中砂以上的砂性土和帶有裂隙的巖石,是建筑企業(yè)常用的一種注漿方法。[2]

2.2 壓密注漿法

壓密注漿法是通過鉆孔在土中注入極濃的漿液,在注漿點(diǎn)使土體壓密,注漿管端部形成球形或圓柱形的漿泡,伴隨著漿泡尺寸的不斷擴(kuò)大,產(chǎn)生較大的上抬力致使地面抬動(dòng),漿液能夠使松軟的地層擠壓密實(shí),此法常用來調(diào)整橋梁工程中的地基不均勻沉降。壓密注漿法的機(jī)理非常復(fù)雜,涉及到許多方面的理論,如有限變形理論、接觸理論、和固結(jié)理論等。

3 注漿技術(shù)的設(shè)計(jì)及施工工藝

3.1 注漿技術(shù)的設(shè)計(jì)

注漿施工前,首先要進(jìn)行注漿技術(shù)的設(shè)計(jì)。一般把注漿施工方法放在首位,還應(yīng)該考慮工程施工的地質(zhì)條件、工程自身性質(zhì),依據(jù)高速公路工程施工的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),按下例原則進(jìn)行設(shè)計(jì):如果是高速公路下伏軟弱地基的加固注漿采用水泥漿液。如果軟弱土層上部有硬殼存在時(shí),要將它做為封壓層,無硬殼或不發(fā)育時(shí),在地表做厚約0.5m的墊層作為封壓層。如果是上部沙礫層較多的軟弱土層,應(yīng)該自上而下用分段式注漿,如果是上部沙礫層少或沒有軟弱土層時(shí),用自上而下的分段式注漿。注漿采用花管直接打入,孔口用三角形止?jié){塞止?jié){。

3.2 注漿漿液材料的選擇

根據(jù)注漿的目的和受注體的地質(zhì)條件來選擇注漿漿液材料,注漿材料一般分為粒狀漿材和化學(xué)漿材兩大類。按注漿材的特點(diǎn)又可分為穩(wěn)定的粒狀漿材、不穩(wěn)定的粒狀漿材、無機(jī)化學(xué)漿材和有機(jī)化學(xué)漿材。高速公路橋梁施工一般采用較稠漿液和使用增塑劑、高效減水劑注漿漿液材料。根據(jù)注漿的目的、工程性質(zhì)、土質(zhì)條件、施工技術(shù)和造價(jià)高低等因素來選擇合適的漿材及合理的漿液配比進(jìn)行注漿。

3.3 注漿技術(shù)的施工工藝

(1)鉆孔放樣方法

采用鋼卷尺或皮卷尺進(jìn)行注漿孔的鉆孔放樣,對(duì)鉆孔逐一進(jìn)行編號(hào)。保證實(shí)際孔位和設(shè)計(jì)孔位偏差不大于5cm,每個(gè)施工點(diǎn)鉆孔放樣保質(zhì)保量一次完成。注意路面以下的工程設(shè)施,要避開地下橫向排水管、原有錨桿和錨索,還要保證和涵洞、橋臺(tái)、其他管道、擋墻之間有一定的距離,確保施工安全。

(2)成孔工藝施工

成孔工藝施工前應(yīng)組織對(duì)圖紙的會(huì)審,樁基施工用的臨時(shí)設(shè)施準(zhǔn)備,如供水、供電、道路、排水、機(jī)器、臨設(shè)房屋等,保證在開工前一切準(zhǔn)備就緒,平整施工場(chǎng)地,檢修施工機(jī)械,使機(jī)器正常作業(yè)。采用潛孔錘進(jìn)行鉆孔,不得使用沖洗液水鉆。當(dāng)樁凈距小于2倍樁徑且小于2.5m時(shí),應(yīng)采用間隔開挖,注漿孔為鉛垂直孔比較好,并且要保證偏差率。如果注漿過程中橋面發(fā)生的變形,可以采用兩段注漿的方法。[3]

(3)壓水試驗(yàn)法

用高壓方式把水壓入鉆孔,根據(jù)巖體吸水量計(jì)算了解巖體裂隙發(fā)育情況和透水性的一種原位試驗(yàn)方法,是壓水試驗(yàn)法。壓水試驗(yàn)法是地基處理加固注漿、樁基底注漿、堵水注漿等施工前必不可少的一個(gè)重要過程。把一定長(zhǎng)度的鉆孔試驗(yàn)段用專門的止水設(shè)備隔離出來,用水頭向鉆孔壓水,水通過孔壁周圍的裂隙向巖體內(nèi)滲透,滲透的水量會(huì)趨于一個(gè)穩(wěn)定值。選擇注漿工藝的參數(shù),對(duì)介質(zhì)中的可灌性進(jìn)行驗(yàn)證,判斷巖體透水性的強(qiáng)弱?？晒嘈院?注漿壓力自然比較低,在高速公路橋梁地基下注漿施工時(shí),注漿可灌性的變化直接表現(xiàn)為壓力的變化。

總之,注漿技術(shù)作為解決高速公路橋梁施工的一種有效方法,越來越受到人們的關(guān)注。注漿是為了加固地層和堵水,提高地層承載能力和穩(wěn)定性。國(guó)內(nèi)外在注漿材料、注漿方法和注漿工藝、注漿機(jī)具和設(shè)備,注漿效果檢查及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等諸多方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。注漿技術(shù)將得到更好的完善,具有理論性和實(shí)際價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 金立偉,盧盈,陳衛(wèi)軍.鉆孔灌注樁樁端后注漿法在施工中的應(yīng)用[J].浙江建筑,2008(9):(第45-47頁(yè)+第50頁(yè)).

[2] 韓慶全.后注漿法在鉆孔灌注樁中的應(yīng)用[J].交通世界(建養(yǎng).機(jī)械),2011(6):182～183.

[3] 徐雯,吳錫愛.灌注樁后壓漿技術(shù)在工程中的應(yīng)用[J].山西建筑,2011(28):75～76.

注釋

[1] 金立偉,盧盈,陳衛(wèi)軍.鉆孔灌注樁樁端后注漿法在施工中的應(yīng)用[J].浙江建筑,2008(9):(第45～47頁(yè)+第50頁(yè))

[2] 韓慶全.后注漿法在鉆孔灌注樁中的應(yīng)用[J].交通世界(建養(yǎng).機(jī)械),2011(6):182～183.

[3] 徐雯,吳錫愛.灌注樁后壓漿技術(shù)在工程中的應(yīng)用[J].山西建筑,2011(28):75～76.