灌漿技術(shù)在解決橋頭跳車問題中的應(yīng)用

陳 波

（四川省煤田地質(zhì)局一三七隊，四川 達州 635006）

灌漿技術(shù)在解決橋頭跳車問題中的應(yīng)用

陳 波

（四川省煤田地質(zhì)局一三七隊，四川 達州 635006）

簡析高速公路產(chǎn)生橋頭跳車的原因、危害、治理措施及灌漿技術(shù)的原理，闡述施工方法和灌漿效果檢查方法，通過工程實例的運營情況驗證應(yīng)用灌漿技術(shù)解決橋頭跳車問題的作用。

橋頭跳車；灌漿技術(shù)；效果檢查；應(yīng)用

1 概況

橋頭跳車是指橋頭構(gòu)筑物與引道路堤人工填土銜接處在土體自重及車輛的振動沖擊荷載下產(chǎn)生較大程度的不均勻沉降，使得路面縱坡方向出現(xiàn)臺階式顯著變化，導(dǎo)致高速行駛的車輛在這一路段產(chǎn)生顛簸跳躍的現(xiàn)象。

橋頭跳車的危害主要表現(xiàn)為：降低行車速度、影響行車安全性和舒適性、增加車輛運營費用、加速橋梁及路面的病害發(fā)生速度、可導(dǎo)致交通事故，危及司乘人員生命和財產(chǎn)的安全。

引起橋頭跳車的主要原因有不均勻沉降、剛度突變和車速與車輛本身的抗振性能等。就高速公路路況而言，主要是柔性道路與剛性結(jié)構(gòu)物之間的連接處發(fā)生不均勻沉降。橋頭構(gòu)筑物與橋臺路基、路面的組成材料 、剛度、強度、脹縮性等存在差異，且橋頭連接處受力時易形成集中應(yīng)力，在車輛荷載、結(jié)構(gòu)自重、自然因素作用下，橋臺填料地段的沉降量遠大于橋頭構(gòu)筑物的沉降量，從而形成錯臺，導(dǎo)致行車時發(fā)生橋頭跳車問題。

現(xiàn)代治理橋頭跳車問題的主要措施有：

1）設(shè)置橋涵構(gòu)造物時充分考慮臺背填方路基的地質(zhì)情況、填方高度、路堤長度、填料來源及路堤沉降等問題，選擇恰當(dāng)?shù)臉蚝恢谩⒖鐝郊皹蚺_后部防護工程。

2）對橋臺軟弱地基采用換填法、排水預(yù)壓法、碾壓法、夯實法、強夯法、深層擠密法及化學(xué)加固法等處理方法，以改善地基性能，提高地基承載力，減少不均勻沉降。

3）橋臺后填筑內(nèi)摩擦角較大的透水性材料，便于控制壓實質(zhì)量，減小路基壓縮沉降，也有利于臺背縫隙中滲入的雨水沿盲溝或泄水管順利排到路基外。

4）鑒于橋頭構(gòu)筑物與橋臺路基、路面在結(jié)構(gòu)、材料、剛?cè)?、脹縮等方面存在的差異，為了在其縱、橫向都能平順逐漸過渡，可采取設(shè)置枕梁、搭板和設(shè)置變厚式埋板的措施。

5）對橋臺部位所填土層進行鉆孔灌漿處理，以提高地基承載力，降低地基變形量，削弱乃至消除不均勻沉降現(xiàn)象。

基于對解決高速公路橋頭跳車問題的探索和研究，在建設(shè)單位的委托下，四川省煤田地質(zhì)局一三七隊對包茂高速公路（G65）達州羅江至鄰水段數(shù)十座橋的橋臺、高涵背及高填方進行了鉆孔灌漿處理，取得了滿意的處理效果，也積累了豐富的經(jīng)驗。

2 灌漿技術(shù)原理

灌漿技術(shù)原理是水泥漿或其他漿液在液壓或氣壓作用下，通過鉆孔灌入臺背填料中，對填筑土體孔隙及裂縫進行滲透、充填、壓密，擴展形成漿脈，凝結(jié)固化，在土中形成方向各異、厚薄不一的片狀、塊狀、條狀固結(jié)體，造成固結(jié)體與土體間緊密而粗糙的接觸，沿灌漿鉆孔形成不規(guī)則的樁柱體，同時產(chǎn)生擠壓效應(yīng)和骨架效應(yīng)，將原來松散的填料膠結(jié)形成一個強度高、壓縮性低、抗?jié)B性高和穩(wěn)定性好的整體，從而降低土的孔隙比，顯著改善土體物理力學(xué)性質(zhì)，降低變形量，大幅削弱和避免出現(xiàn)橋頭跳車問題。

3 灌漿技術(shù)在解決橋頭跳車問題中的實際應(yīng)用

3.1 工程概況

包茂高速公路（G65）達州州河大橋位于通川區(qū)政府北東30°方向的高家壩社區(qū)，直距通川區(qū)政府約5km，橋長約440m，軸線方向約340°，橫跨州河兩岸，為分離式彩虹形橋，建成于2000年初，橋形優(yōu)美，與周圍自然景觀協(xié)調(diào)一致，現(xiàn)為達州市地標(biāo)構(gòu)造物。橋址區(qū)位于新華夏系川東褶皺帶中山背斜西翼，巖體單斜產(chǎn)出，產(chǎn)狀278°～295°∠25°～46°，巖性為紫紅色泥巖和灰褐色砂巖。地質(zhì)構(gòu)造較簡單，近晚期地殼運動以間歇性大面積抬升為主，屬四川盆地弱活動斷裂構(gòu)造區(qū)，斷裂活動性與地震活動均較弱。北岸橋臺高度約30m，南岸橋臺高度約7m，臺背表面澆筑了搭板，填料為黃褐色粉質(zhì)粘土、紫紅色泥巖塊、碎石和少量灰褐色細粒砂巖塊、碎石?；靥畈牧匣九c路基填料相同，級配、含泥量等沒有進行很好的控制。由于臺背回填處于鋼性構(gòu)造物與路堤填筑之間的缺口處，大噸位壓路機不能靠近構(gòu)造物，只能用小型打夯機夯實，致使填料壓實度較差，填方體易產(chǎn)生豎向固結(jié)變形，形成較大的工后沉降，從而造成橋頭跳車問題。為了解決橋頭跳車問題，建設(shè)單位委托四川省煤田地質(zhì)局一三七隊于2000年5月至8月完成了該橋橋臺的灌漿工作。

3.2 施工方法

3.2.1 孔位布設(shè)

該橋為分離式彩虹形橋，半幅寬度12.5m，采用梅花形布設(shè)鉆孔，行間距和列間距均為2m，每岸半幅橋臺布設(shè)鉆孔20個，該橋共布設(shè)鉆孔80個，鉆孔時小幅移動孔位以避開橋臺面搭板中的鋼筋以免破壞其應(yīng)力狀態(tài)，鉆孔孔底深度為填筑面下1m，孔斜度誤差小于1%，均勻布置5%的采樣鉆孔，取出土芯觀察土體的密實程度并送實驗室測試其物理力學(xué)性質(zhì)。為防止對鄰近孔灌漿效果產(chǎn)生影響，鉆孔和灌漿均采用間跳法施工。

3.2.2 鉆孔

采用XY-2型液壓鉆機干鉆成孔，孔徑為φ91mm，橋臺面搭板鋼筋混凝土層采用金鋼石鉆頭鉆進，回填土層采用普通合金鉆頭鉆進。

3.2.3 灌漿方法

漿液用水、P42.5普通硅酸鹽水泥和粉煤灰按技術(shù)設(shè)計比例配制，通常使用0.5、0.8、1.0和1.5四種水灰比（水泥與粉煤灰比例約1∶3）充分攪拌均勻，采用活塞式壓力灌漿機和特制栓塞由下而上分段灌漿或全孔一次性灌漿，灌漿壓力范圍一般控制在0.1～0.6MPa。灌漿孔序為先周邊后中間，起灌前先用水灰比為0.3的砂漿人工在孔底鋪墊約0.3m厚的墊層，灌漿開始時采用低壓或自流式灌注，再逐漸增大灌漿壓力至設(shè)計最大壓力。當(dāng)單孔吸漿量很大或出現(xiàn)冒漿、漏漿、串漿現(xiàn)象時根據(jù)具體情況進行間歇灌漿或在漿液中適當(dāng)添加水玻璃或鋸木面。壓力達到設(shè)計值時每5min鐘讀流量表一次，若連續(xù)4次流量均小于0.6L/min，在設(shè)計壓力下穩(wěn)定灌漿30～60min鐘即結(jié)束該段或該孔灌漿。結(jié)束灌漿后適當(dāng)?shù)却龜?shù)分鐘再取出栓塞，以防取出栓塞時已灌入的漿液噴射出井口降低灌漿效果及傷及作業(yè)人員的眼睛和皮膚等。3.2.4 封孔

各灌漿孔結(jié)束灌漿后，均要隨即進行封孔處理，以免鄰近孔灌漿時出現(xiàn)冒漿現(xiàn)象。封孔深度根據(jù)灌漿壓力可采用0.5～1.0m，封孔材料選用C25及以上標(biāo)號混凝土，其粗集料選用粒徑5～30mm的灰?guī)r碎石。封孔時使用震動棒振動密實，待其具一定強度后才灌注相鄰鉆孔。

3.2.5 特殊情況處理

1）在灌漿過程中不間斷的對橋臺兩側(cè)邊坡及橋臺盡頭側(cè)加固擋墻進行巡視，一旦發(fā)現(xiàn)漏漿現(xiàn)象即暫時停灌，立刻使用鋼釬、一字螺絲刀、鐵錘等工具將堵漏紗布沖擊擠壓入漏漿縫隙，確認達到堵漏效果后再繼續(xù)進行灌漿。

包茂高速公路（G65）達州州河大橋照片

2）在灌漿過程中不間斷地對灌漿鉆孔附近路面進行巡視，一旦有地表冒漿現(xiàn)象即采用如下措施：①適當(dāng)降低灌漿壓力、提高漿液濃度，必要時在漿液中適當(dāng)添加水玻璃或鋸木面；②控制漿液流量在40L/min內(nèi)；③間歇約15～30min鐘再繼續(xù)灌注。

3）在灌漿過程中，一旦有漿液從附近其它鉆孔串漿時，即采取如下措施：①立即使用備用栓塞封堵串漿鉆孔，繼續(xù)灌漿；②施工組織安排時適當(dāng)延長相鄰孔施工時間的間隔，使前一次序孔漿液具一定強度后再施工后一次序鉆孔；③若串漿孔為待灌孔，可進行同時灌漿；④若串漿孔正在鉆進，則停鉆并封閉孔口，待灌漿結(jié)束后再恢復(fù)鉆孔。

4）在灌漿過程中，若灌漿孔附近路面，特加是已鋪筑瀝青層的路面出現(xiàn)微微向上隆起現(xiàn)象時，應(yīng)立即減小壓力和控制漿液流量，必要時暫停灌漿，間歇約2～5h待已灌入的漿液具一定強度后再繼續(xù)灌漿。3.3 效果檢查

灌漿效果的檢查方法主要有以下幾種：

1）各橋臺注漿時，隨著注漿時間的延長和注漿量的增加，在橋臺兩側(cè)邊坡及橋臺盡頭側(cè)加固擋墻可看見明顯的水濕痕跡逐步上升（因石料的透水性引起），當(dāng)水濕痕跡上升到路面下相應(yīng)位置時，說明該橋臺內(nèi)漿液已充填滿。

2）通過注漿壓力、吸漿量大小參考經(jīng)驗數(shù)據(jù)來判斷灌漿質(zhì)量的好壞。

3）隨著結(jié)束灌漿孔數(shù)量的增加，其單孔吸漿量呈明顯減少的趨勢，說明該橋臺內(nèi)漿液已逐漸充填滿。

4）按總施工灌漿孔5%的比例在灌漿孔間適當(dāng)位置布置灌漿質(zhì)量檢查孔，通過采樣取出土芯觀察水泥漿滲入情況并送實驗室測試其物理力學(xué)性質(zhì)，將觀察結(jié)果和測試結(jié)果與灌漿前采樣鉆孔所取土芯進行對比，從而判斷灌漿質(zhì)量的好壞。

5）在灌漿孔間適當(dāng)位置用鉆機鉆進至適當(dāng)深度，進行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗獲取相應(yīng)的物理力學(xué)參數(shù)從而判斷灌漿質(zhì)量的好壞。

6）采用點探法或放射性同位素法測定漿液的滲入范圍，從而判斷灌漿效果。

7）在灌漿孔間適當(dāng)位置用鉆機鉆進至適當(dāng)深度，進行現(xiàn)場波速試驗，利用彈性波在介質(zhì)中傳播速度與介質(zhì)的動彈性模量、動剪切模量、動泊松比及密度等的理論關(guān)系，從測定波的傳播速度入手，求取土的動彈性參數(shù)，從而判斷灌漿質(zhì)量的好壞。

選用上述第（1）～（5）種方法綜合對本灌漿項目進行了灌漿效果檢查，結(jié)論為灌漿效果優(yōu)良。

4 結(jié)束語

包茂高速公路（G65）達州羅江至鄰水段自2001年陸續(xù)分段開通，其中州河大橋所在的羅江到百節(jié)段最先修建完成和試運行，至今已正常運營十余年，其橋臺背填筑土層無明顯沉降，行車順暢，從未出現(xiàn)橋頭跳車問題。事實證明灌漿技術(shù)能顯著的提高橋臺填土的密實度，改善填土體的物理力學(xué)性質(zhì)，降低變形量，最大程度的削弱和避免出現(xiàn)橋頭跳車問題，大大提高了行車安全性和舒適性，大幅減少了道路維護費用，經(jīng)濟效益和社會效益顯著，為解決高等級道路橋頭跳車問題提供了可借鑒的經(jīng)驗和方法。

[1] 何天承，陳良益，等．達渝高速公路洲河大橋橋臺灌漿報告[R]．2000．

[2] 胡曉，周世良．灌漿技術(shù)在橋臺加固工程中的應(yīng)用[J]．重慶交通學(xué)院學(xué)報，2003，22（增刊）．

[3] 曹緯浚．注冊巖土工程師執(zhí)業(yè)資格考試基礎(chǔ)考試復(fù)習(xí)教程[M]．北京：人民交通出版社，2013．

[4] 張有良．最新工程地質(zhì)手冊[M]．北京：中國知識出版社，2006．

The Application of Pressure Casting to the Control of Abutment Bump

CHEN Bo
(No. 137 Geological Team, Sichuan Bureau of Coal Geology, Dazhou, Sichuan 6350060)

This paper has a discussion on causes, endanger and control measures of abutment bump and the application of pressure casting to the control of abutment bump.

abutment bump; casting; result; application

T44

：A

1006-0995（2014）04-0566-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2014.04.021

2013-08-21

陳波(1979-)，男，重慶綦江人，水工環(huán)工程師、注冊測繪師、注冊安全師，主要從事地質(zhì)和測繪工作