恰甫其海樞紐工程1號鋼橋橋墩砂礫料基礎(chǔ)灌漿加固處理技術(shù)措施

李 翔

(新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局 烏魯木齊 830000)

1 工程概況

恰甫其海樞紐工程1號鋼橋位于新疆伊犁鞏留縣境內(nèi)，距鞏留縣39km處，主要承擔(dān)著鞏留縣境內(nèi)牧民轉(zhuǎn)場和山口水庫旅游交通任務(wù)，設(shè)計荷載為汽-15t。上部結(jié)構(gòu)選用321兩排單層加強型裝配式鋼橋，全橋共計21節(jié)，每節(jié)長3m，橋面凈寬為3.74m，橋面高程為917.5m。下部采用混凝土重力式橋臺和重力式橋墩，采用兩跨連續(xù)布置，兩跨分別長18m、45m(見圖1)。

圖1 一號鋼橋平面和剖面

1號鋼橋左岸橋臺座落于砂礫石基礎(chǔ)上，基礎(chǔ)混凝土下游方向有局部出露的巖石，中墩座落于砂礫石基礎(chǔ)上，右岸橋臺座落于基巖上。砂礫石基礎(chǔ)由褐黃色粉土、云母碎片及砂礫石組成，夾多層礫砂、粗砂薄層及少量的礫石。其中礫石直徑一般為50～500mm，砂礫石級配不良，經(jīng)強夯后，地基承載力特性值為180～220kPa。砂礫石基礎(chǔ)厚度較大，下伏地層由黑灰色火山角礫巖組成，巖體較完整，塊狀結(jié)構(gòu)，巖芯主要呈柱狀、短柱狀，巖芯采取率及RQD值高，地基承載力特性值為2000kPa。

1號鋼橋2008年建成，2009年下游山口水庫蓄水后，橋墩基礎(chǔ)淹沒，導(dǎo)致左岸橋墩發(fā)生偏斜，上游沉降22cm，中墩基礎(chǔ)發(fā)生沉降25cm。

2 基礎(chǔ)下沉的原因

原左岸砂礫石基礎(chǔ)厚度較大(灌漿處理時，實測孔深8.56～11.50m)，為階地沉積原狀砂礫石，未進(jìn)行挖除，只是在干燥狀態(tài)上進(jìn)行了強夯處理;基礎(chǔ)三面環(huán)水，范圍較小，側(cè)限約束小，被水浸泡后降低了其強度，致使承載能力減小，砂礫顆粒發(fā)生了移動，結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整，因而造成了橋墩的沉降、偏斜。

3 工程技術(shù)處理措施

若采取左岸橋墩及橋梁拆除后進(jìn)行基礎(chǔ)挖除或再壓實處理，后果為:?切斷交通，影響牧民轉(zhuǎn)場;?橋墩及橋梁拆除重新施工工作量巨大，造成巨大的經(jīng)濟損失;?三面環(huán)水場地小，已無條件進(jìn)行處理。因此，必須簡化施工技術(shù)處理措施。唯一的辦法就是對基礎(chǔ)進(jìn)行加固，以提高承載力，限制繼續(xù)沉降，并加高橋墩頂面高程以補償發(fā)生的沉降。進(jìn)行砂礫石基礎(chǔ)加固就得填充空隙、限制顆粒的移動調(diào)整，提高砂礫石密度及強度，從而提高其承載力，限制繼續(xù)沉降。灌漿可以填充空隙、限制顆粒的移動，因此，選擇采用較為經(jīng)濟的水泥灌漿加固法。

首先，對基礎(chǔ)周圍岸坡進(jìn)行人工拋石及漿砌石防護(hù)，防止庫水對砂礫石基礎(chǔ)的淘刷侵蝕。然后，在墩臺基礎(chǔ)之下，墩臺中心及外緣砂礫石基礎(chǔ)中直向或斜向鉆孔或打入管樁，通過孔眼及管孔，用一定壓力把水泥漿液灌入砂礫料層中，通過漿液凝固，把原來松散的砂礫料固結(jié)為有一定強度和密實的整體，從而達(dá)到加固地基、提高地基承載力的目的。

4 具體灌漿工藝措施

4.1 灌漿布孔

沿橋臺基礎(chǔ)四周布置兩排灌漿孔，孔距0.75～1.825m，排距1.5m。內(nèi)排孔為向內(nèi)側(cè)傾斜10°的斜孔，孔中心線距基礎(chǔ)邊緣10cm，外排孔為直孔。在橋臺基礎(chǔ)的中部布置6個灌漿孔直孔。為保證灌漿效果和質(zhì)量，除路基覆蓋部分沿橋臺基礎(chǔ)周圍澆筑了3.0m、寬1.0m厚的混凝土蓋重，路基覆蓋部分從路面頂部造孔。詳見圖2。

圖2 1號鋼橋橋墩砂礫石基礎(chǔ)加固灌漿平面

4.2 灌漿材料

灌漿漿液采用純水泥漿，水灰比采用2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1 五個比級，開灌水灰比 2∶1，逐級由稀變濃。水泥采用42.5R普通硅酸鹽水泥，細(xì)度要求通過4900孔/cm2，篩余量不大于5%，其質(zhì)量必須滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 灌漿壓力

灌漿壓力由現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗確定，實際生產(chǎn)時根據(jù)現(xiàn)場實際調(diào)整，以加壓過程中不產(chǎn)生注漿量和壓力值突變?yōu)樵瓌t?，F(xiàn)場生產(chǎn)性試驗初定壓力為:第一段0.30MPa，第二段及以下為0.40MPa。實際生產(chǎn)時為防止?jié){液滲流過遠(yuǎn)以及對土體產(chǎn)生劈裂和滲透失穩(wěn)破壞，壓力控制在0.20～0.30MPa，最大不超過0.40MPa。

4.4 灌漿方式

為減少漿液損失，提高灌漿效果，保證灌漿質(zhì)量，灌漿先外邊排后內(nèi)排，灌漿方式采用單孔分段循環(huán)式灌漿，分兩序進(jìn)行，先進(jìn)行Ⅰ序孔鉆灌，后進(jìn)行Ⅱ序孔鉆灌。灌漿首段采用常規(guī)阻塞、第二段及以下各段采用小口徑、孔口封閉、自下而上分段灌漿法。若出現(xiàn)成孔條件差、易塌孔時，則采用自上而下分段灌漿法。自上而下段長不大于1.5m，自下而上段長不大于1.0m。灌漿孔口管采用0.5∶1水泥濃漿灌注。

4.5 灌漿造孔

砂礫石層屬松散結(jié)構(gòu)，為保證基礎(chǔ)穩(wěn)定，確保工程安全實施，采用跟管鉆進(jìn)分段灌漿。造孔采用1臺中風(fēng)壓覆蓋層跟管鉆機進(jìn)行造孔，鉆孔直徑為100mm，灌漿深度為灌漿孔底達(dá)到基巖為準(zhǔn)，孔口段鉆孔孔徑110mm，并在孔口下入1～2m的孔口管。

4.6 漿液變換

當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時，或當(dāng)注入率保持不變而灌漿壓力持續(xù)升高時，不改變水灰比;當(dāng)某一比級漿液注入量已達(dá)200L以上，或灌注時間已達(dá)30min，而灌漿壓力和注入率均無顯著改變時，改換濃一級水灰比漿液灌注。

4.7 結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

a.當(dāng)注入量較大時，以灌漿段注灰量控制，當(dāng)注灰量達(dá)300～500kg/m時，需待凝復(fù)灌一次，可結(jié)束灌漿，進(jìn)行下段灌漿.

b.當(dāng)注漿量較小時，以灌漿壓力為準(zhǔn)，吸漿量在20L/min以下，并達(dá)到灌漿壓力后持續(xù)10～15min以上(穩(wěn)壓)方可結(jié)束，進(jìn)行下一段鉆灌。

4.8 灌漿封孔

灌漿結(jié)束后，灌漿孔采用水灰比為0.5∶1濃漿封孔，孔口采用1∶1砂漿人工搗實進(jìn)行封填，并養(yǎng)護(hù)待凝。水泥砂漿封孔時，砂最大粒徑不超過0.5mm。

5 灌漿結(jié)果分析及灌漿效果檢查

5.1 灌漿結(jié)果分析

本工程灌漿共計81孔，其中Ⅰ序孔41個，Ⅱ序孔40個。鉆孔總長度為999.17m，灌漿總長度為790.61m?？傋⒒伊繛?28.78t，總平均單位注入量415.86kg/m。Ⅰ序孔總注灰量為181.65t，平均單位注入量457.00kg/m，Ⅱ序孔總注灰量為147.13t，平均單位注入量367.43kg/m。單位注入量Ⅰ序孔＞Ⅱ序孔，隨著孔序的加密，注灰量趨于遞減，基礎(chǔ)的可灌性逐漸減小;Ⅰ序排平均單注443.55kg/m，Ⅱ序排平均單注324.67kg/m，隨著灌漿排距的加密，注灰量趨于遞減。

從以上灌漿結(jié)果反應(yīng)，Ⅰ序孔與Ⅱ序孔之間，排與排之間注入量的遞減規(guī)律表明灌漿工藝、灌漿方法及灌漿設(shè)備比較適宜合理，灌漿過程正常、效果明顯。

5.2 灌漿效果檢查

砂礫石基礎(chǔ)灌漿結(jié)束28天后，共布置了5個檢查孔，采用地質(zhì)泥漿回轉(zhuǎn)鉆機開始進(jìn)行灌漿效果取芯檢查。芯樣密實，采取率均大于90%，水泥填充效果較好，巖芯中結(jié)石基本均勻分布。

檢查孔灌漿平均單位注灰量39.96kg/m，為灌漿平均單位注灰量412.05kg/m的1/10以下，灌漿后的砂礫石基礎(chǔ)平均單位注灰量發(fā)生了大幅減小。詳見檢查孔灌漿成果表。

檢查孔灌漿成果表

上述灌漿效果檢查表明，水泥灌入砂礫石基礎(chǔ)后填充了砂礫石之間的空隙和空洞，密實程度有了很大的提高和改善，并與礫石緊密膠結(jié)，從而提高了地基的承載能力。

6 結(jié)語

1號鋼橋左岸橋臺砂礫石基礎(chǔ)采用水泥灌漿加固法處理后，鋼橋已安全運行了3年，至今多次檢測再未發(fā)現(xiàn)沉降或偏移。砂礫石基礎(chǔ)采用灌漿加固處理，提高了砂礫石基礎(chǔ)的承載能力和整體均勻性，達(dá)到了防止基礎(chǔ)下沉的效果，確保了工程的安全運行，工程技術(shù)措施簡便有效快捷，可為類似工程問題提供很好的借鑒和參考。

1 SL 62—94水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范［S］.

2 DL 5148—2001水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范［S］.

3 張景秀.壩基防滲與灌漿技術(shù)［M］.北京:中國水利水電出版社，2002.

4 孫釗.大壩基巖灌漿［M］.北京:中國水利水電出版社，2004.