固結(jié)灌漿在處理橋梁地基中的應(yīng)用

龔云康

（貴州省建筑設(shè)計研究院貴州貴陽　550002）

固結(jié)灌漿在處理橋梁地基中的應(yīng)用

龔云康

（貴州省建筑設(shè)計研究院貴州貴陽550002）

當(dāng)前橋梁地基處理過程中固結(jié)灌漿技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛，工程實踐結(jié)果顯示，使用灌漿法對地基做填充和加固能夠?qū)Φ鼗M行糾偏，在流砂防治管理的過程中更是發(fā)揮著重要作用。施工過程中建筑物基礎(chǔ)地基會出現(xiàn)差異較大的沉降，導(dǎo)致出現(xiàn)地面裂縫，選擇使用硅化水泥灌漿法能夠在短時間內(nèi)防止裂縫發(fā)展，確保建筑物與地基的安全性與穩(wěn)定性。本文以橋梁地基的加固為例，簡單介紹了固結(jié)灌漿法的作用和具體的實施方式。

固結(jié)灌漿法；橋梁；地基

引言

固結(jié)灌漿施工環(huán)節(jié)較多，涉及的工藝也比較復(fù)雜，因此其對于施工人員的操作能力有著嚴格的要求。在實際施工過程中常會出現(xiàn)由于缺少專業(yè)技術(shù)及豐富的經(jīng)驗而引發(fā)的問題。因此，一定要重視實際經(jīng)驗的重要性，為了進一步提升大壩固結(jié)灌漿工程的施工水平，必須不斷在工程實踐中總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，進而提高專業(yè)技術(shù)能力。

1　固結(jié)灌漿法的一般概念

1.1固結(jié)灌漿法的施工工藝

固結(jié)灌漿法主要是用壓漿設(shè)備把漿體打入橋梁石塊的縫隙或者空隙之中，固結(jié)灌漿對石塊的加固處理是為了增加地基巖石的承載強度，也是為了調(diào)劑生大壩的堵水功能。固結(jié)灌漿分為高壓固結(jié)灌漿與常態(tài)固結(jié)灌漿兩種，高壓固結(jié)灌漿在處理地表深度大的巖石加固過程中，能夠克服因為注漿而造成的障礙與阻力，能夠?qū)崿F(xiàn)注漿的快速填充同時獲得較好的加固作用。而常態(tài)固結(jié)灌漿處理則是在灌漿工作結(jié)束之后的7d左右，依照注漿順序，對注漿圓柱環(huán)間做分序工作，環(huán)內(nèi)加密之后無水孔先壓入，之后再壓入進有水孔，依照這種順序依次向下壓，并且在這個過程中同時完成灌注工作，如有必要還需要實行補充灌注。固結(jié)灌漿的施工順序依次是先鉆孔之后進行沖洗，然后再接著開展壓水實驗，開展灌漿操作，最后是封孔。封孔之后等水泥固結(jié)便可開展檢查操作，檢查有沒有補充灌漿的要求，依照一般設(shè)計，灌漿孔直徑不可在38mm以下，雙層鋼筋襯砌段依照具體的施工設(shè)計圖施工灌漿工序。

1.2固結(jié)灌漿開展過程中需注意的問題

現(xiàn)如今很多的橋梁工程會使用固結(jié)灌漿的方式開展施工建設(shè)。在某種特殊的地質(zhì)環(huán)境中，工程施工過程中對固結(jié)灌漿施工采用混凝土封閉法完成施工建設(shè)，持續(xù)兩個月時間進行基礎(chǔ)約束混凝土的連續(xù)性澆筑，以解決固結(jié)灌漿施工過程中出現(xiàn)的困難和問題。如果在灌漿過程中出現(xiàn)滲漏、漿體外流等現(xiàn)象，可以通過表層堵塞、嵌縫、減小壓力、加大漿體濃度等方式解決。在灌漿過程中如果出現(xiàn)漿體在孔之間串通的情況，則有以下解決方案：①當(dāng)發(fā)現(xiàn)重新灌漿時吸收率明顯降低或者完全不吸漿的情況，要及時補孔進行灌漿；②如果串通孔間都符合灌漿基本要求時，可實行孔泵一對一的模式進行灌注；③如果串通孔之間不符合灌漿基本要求時，先用塞子將串孔堵住，當(dāng)灌漿孔流程結(jié)束后，掃孔、清洗并給串通孔繼續(xù)灌漿。其它需要注意的是，一旦發(fā)生緊急情況需要中斷灌漿，中斷的時間盡量不要超過30min，否則需要立即沖洗鉆孔并重新開始。另外，需要預(yù)先統(tǒng)計涌水的壓力和涌水量，再對涌水孔進行灌漿，對涌水段需要獨立施工，施工時最好增加灌漿壓力并盡量縮短段長，按照標(biāo)準(zhǔn)完成灌漿后，還要進行超過1h的屏漿，也可采取必要的屏漿輔助手段，比如在灌漿液中混入少許速凝劑可以有效提高屏漿效率。

2　工程實例

以某大橋為例，對工程建設(shè)一般執(zhí)行流程和建成至今的質(zhì)量做實際論述。

2.1施工設(shè)備準(zhǔn)備

2.1.1施工機具

①鉆孔機具：可以選擇使用錘擊下套管鉆機，也可以選擇地質(zhì)鉆探旋轉(zhuǎn)鉆機。因為待處理的地質(zhì)是沖擊砂礫層，其空隙層面較大且數(shù)量繁多，所以要求套管的內(nèi)徑在80～110mm之間，保證鉆孔的深度在10～30m之間。②拌漿壓漿設(shè)備：準(zhǔn)備一臺拌漿機，一臺壓漿泵，高壓管長度15m，一只壓漿嘴。

2.1.2灌漿壓力和水泥入江輻射半徑的確定

①最大壓力：如果在灌漿過程中沉井中有冒漿的現(xiàn)象發(fā)生，需要先完成封底工作再開始灌漿，這個時候灌漿最大壓力以孔隙壓力對沉井底端的反壓力不會誘發(fā)沉井位置改變?yōu)橄?。②最小壓力：需要保證水泥孔漿有一定程度的抗剪強度，灌注的過程中，高壓管中和砂礫石的空隙中必存在一定的阻力，最小灌漿壓力要保證水泥乳漿輻射功能和設(shè)計效果相適應(yīng)。模擬實驗過程中發(fā)現(xiàn)，一般灌漿壓力維持在0.1～1MPa之間，水泥的乳漿輻射半徑保持在2.5～5m之間。

2.1.3壓漿孔與壓漿設(shè)備配置

考慮到灌漿之后地層對沉井的穩(wěn)定支撐作用，灌漿壓力與灌漿輻射半徑大小和沉井外徑大小，平面使用過程中選擇2點鉆孔實施壓漿孔的布置。具體的布置位置是依照沉井上游中心點左右對稱距離上游中心位置各1/8的圓周距離，緊緊地貼合在沉井外壁實行鉆孔工作。依照計算可知，該大橋基礎(chǔ)地基的持力層有承載力要求，具體的壓力大小為0.7MPa。固結(jié)灌漿工作完成之后，依照這種具體的地質(zhì)條件，地層的承載能力可以實現(xiàn)控制在5～10MPa之間，強度底限則是在半徑的邊緣位置。選擇使用雙孔灌漿兩空輻射邊緣的交叉重疊方式，可以較好地實現(xiàn)增強此處固結(jié)強度的目的。因為乳漿和高壓運輸管道之間存在一定的阻力限制，為了降低灌漿壓力坡降程度，加大灌漿具體影響范圍，切實實現(xiàn)灌漿效果提升的目的，把壓漿泵放置在老橋4#墩上的人行道位置，讓壓漿泵的出口與壓漿孔隙之間的高壓輸送管長度盡量變短，減少灌漿壓力在輸送管中的耗損。

2.2施工工藝流程

2.2.1鉆孔及孔口管埋設(shè)

在固結(jié)灌漿的過程中，需要按照環(huán)間分序、環(huán)內(nèi)分兩序的原則進行施工，先對內(nèi)環(huán)的一序孔進行施工，然后對內(nèi)環(huán)的二序孔進行施工，從內(nèi)向外展開施工，要求孔距為3.0m×4.5m，為了保證鉆機固定結(jié)實，在使用巖心鉆機時需要多次校對鉆機豎向軸垂直是否符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，鉆頭采用金剛石材質(zhì)，當(dāng)達到2m的深度時需要引入φ108的孔口管進行灌漿，經(jīng)過3d左右的時間等待漿體凝結(jié)，孔口管確認固定后繼續(xù)鉆孔。當(dāng)鉆到所要求的灌漿距離時對鉆孔進行清洗直至觀察到回水不再出現(xiàn)渾濁為止（按要求孔內(nèi)沉淀物最好不超過20cm的厚度），繼續(xù)灌漿并鉆孔到規(guī)定高程。鉆孔流如圖1所示。

圖1　鉆孔工藝流程示意圖

2.2.2洗孔

將大流量的水流通過尾管導(dǎo)入到孔內(nèi)，采取密封孔口，由孔底向外沖的方式進行洗孔，直至將孔內(nèi)混有的各種雜質(zhì)、巖粉進行徹底的沖洗，一直沖洗到回水清凈為止，對縫隙的沖洗則需要在灌漿之前并使用80%的灌漿壓力作為沖洗壓力。如果發(fā)現(xiàn)灌漿孔范圍中的基巖所吸收的水量較多，并且沒有回水的情況時，技術(shù)人員可以利用灌漿自動記錄儀記錄此時灌漿泵的數(shù)據(jù)；若發(fā)現(xiàn)灌漿孔段內(nèi)基巖所吸收的水量較多，同時回水管有回水，但是壓力不能達到標(biāo)準(zhǔn)壓時，技術(shù)人員要通過灌漿自動記錄儀讀取此時最大可能到達的壓力值以及灌漿泵的流量。

2.2.3簡易壓水試驗

當(dāng)壓力值處于灌漿壓力80%的控制范圍內(nèi)時，將專業(yè)用于計量的導(dǎo)管與回水管相接，在輸入時間后自動計量儀會每隔5min統(tǒng)計一次數(shù)據(jù)，包括壓力、流量、透水率等指標(biāo)，并將在20min后打印出來，如果最終數(shù)據(jù)不能滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)則需要返工。

2.2.4灌漿

①采用全孔灌注法。要想達到理想的固結(jié)灌漿效果，采用適宜的灌漿壓力是必不可少的，首尾兩排的壓力值最好在0.3MPa，中段則控制在0.5MPa（以設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)）。還可以通過現(xiàn)場實驗進行驗證，以墊層混凝土發(fā)生移動的臨界點時為最大灌漿壓力。②灌漿的配比調(diào)換原則。一般的水灰比例分為3：1、2：1、1：1、 0.6：1（或0.5：1）四個級別，通常灌漿采用的比例是3：1，其濃度要隨時進行調(diào)整，由稀釋至濃稠而進行不斷的改變。③灌漿完成的依據(jù)。灌漿是否完成主要是參照以下兩個指標(biāo)：a.標(biāo)準(zhǔn)壓力下的注入率要小于0.4L/min，持續(xù)灌漿0.5h；b.標(biāo)準(zhǔn)壓力下灌漿時長在1h之上，實現(xiàn)全程化灌漿。

2.2.5封孔

在完成鉆孔灌漿工作后，由監(jiān)理工程師在第一時間對施工質(zhì)量進行檢查，封孔作業(yè)要在通過檢查后進行。由于灌漿的方式不同，所采用封孔的方式也不盡相同，在固結(jié)灌漿中若采取的是由上至下分段式灌漿，對應(yīng)采用的封孔方法則是分段壓力灌漿封孔法；若采取的是由下至上的分段式灌漿，封孔方式選擇的是機械壓力灌漿封孔法，并在機械封孔完成后輔助人工封孔的方法，也就是將人工提前攪拌好的75#水泥砂漿填充到灌漿變干之后露在外面的孔隙中，將其填實并整理平整。相關(guān)監(jiān)測人員可通過抬動觀測對固結(jié)灌漿質(zhì)量進行檢查，固結(jié)灌漿抬動觀測孔基巖深度為7m，需要注意的是，抬動變形觀測裝置需要在灌漿作業(yè)結(jié)束之前完成埋設(shè)，觀測控制10m范圍內(nèi)的灌漿孔，在裂隙沖洗、壓水試驗及灌漿過程中應(yīng)該有專人連續(xù)地進行觀測，每min測記一次讀數(shù)，并填寫觀測記錄表，如圖2所示。

圖2　抬動變形觀測示意圖

3　結(jié)束語

固結(jié)灌漿是一種隱蔽性較好的工程建設(shè)，在實際工作過程中充填和灌注的效果必須在施工建設(shè)完成檢測后才能確定，因此灌漿過程中需要依照吸漿的數(shù)量、泵壓，對實時的填充效果進行確定，及時調(diào)整工藝和操作，以達到設(shè)計要求和實際灌漿效果相適應(yīng)的目的。

[1]李慧軍.固結(jié)灌漿法在松散地基加固處理中的應(yīng)用[J].山西建筑，2011，37（26）：99～101.

[2]孫偉，張明齊，李瑞琴.固結(jié)灌漿技術(shù)在水電站廠房地基處理中的應(yīng)用[J].甘肅科技，2010，26（17）：126～129.

[3]卿忠先，蔣祖浩.固結(jié)灌漿和帷幕灌漿在水庫壩基處理中的應(yīng)用[J].西部探礦工程，2003，15（2）：21～22.

U445.55+2

A

1673-0038（2015）15-0201-02

2015-3-20

龔云康（1986-），男，蒙古族，貴州思南人，工程師，碩士研究生，主要從事道路橋梁設(shè)計工作。