灌漿技術(shù)在橋頭跳車治理中的應(yīng)用

張忠維

(中交隧道工程局有限公司第四工程公司)

伴隨社會整體經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，修復(fù)及在建的道路里程也在持續(xù)攀升。然而，在道路施工過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)施工進(jìn)度太快引起路基沉降量不能滿足工程沉降量要求的情況，另外，擋墻背部填充物和橋臺背部不容易被擠壓密實(shí)，這種現(xiàn)象經(jīng)常會出現(xiàn)，以上施工問題必然會在公路運(yùn)營期間引發(fā)橋頭跳車以及路基沉降等工程災(zāi)害。

為解決以上工程問題，查閱大量國內(nèi)外文獻(xiàn)資料，歸納得出橋頭跳車的沉降量控制因素可定為橋臺引道路堤的工后容許沉降量。日本道路協(xié)會提出在連接橋梁的路堤填土中心部位修筑路面以后，三年間其容許的剩余沉降應(yīng)小于10～30 cm。此外，位于附近的橋梁結(jié)構(gòu)體路堤工后容許沉降量是10 cm，且周圍50 m內(nèi)可以慢慢過渡到30 cm，沉降量差值大約為4%;在鋪筑以后20年期間，高檔公路路面鄰近人工修筑結(jié)構(gòu)體路段的工后容許沉降量控制在10～20 cm比較合適。為了防止橋頭跳車和路基沉降的發(fā)生，根據(jù)引起這些病害的不同原因，我國的研究人員得出了加筋土法、碎石材料填充法、鋼筋混凝士搭板法以及土質(zhì)改性法等治理辦法。不過，通過橋臺灌漿等工程實(shí)踐方法獲得的成果，可以看出灌漿方法能夠使引道路堤的強(qiáng)度及剛度明顯增大，使橋臺和引道間的剛度差異以及過渡路段的差異沉降大幅度變小，能夠降低橋頭跳車出現(xiàn)的機(jī)率，使行車更加舒適和安全。

1 橋頭跳車發(fā)生原因及造成的影響

由于通常狀況下橋臺沉降量比較小，引道路堤沉降量比較大，這兩種情況引起的不均勻沉降是引起橋頭跳車的主要原因。具體原因分述如下:(1)擠壓引起路基體形變;(2)在臺后的土體壓力下，引起臺前支護(hù)結(jié)構(gòu)以及支座發(fā)生橫向位移，而造成土體側(cè)向形變;(3)由于降雨的沖刷作用和滲透作用，橋梁涵洞以及路堤的接縫經(jīng)常出現(xiàn)損壞或者破裂，極易發(fā)生局部沉降。

橋頭跳車造成的影響主要表現(xiàn)在降低行駛車輛的舒適度，限制車速;使橋梁以及道路額外的沖擊載荷增加;加快橋臺、橋頭搭板、橋臺支座以及伸縮縫的破損速率。

2 橋頭跳車治理方法

灌漿處治技術(shù)是治理橋頭跳車的主要方法，即利用液壓或氣壓在有裂縫和孔隙的巖土介質(zhì)或物體中灌入凝固的漿液，從而提高灌漿對象的物理力學(xué)性能。該方法應(yīng)用范圍廣泛，能夠滿足各種建筑工程的需求，可以用于加固、糾偏、防滲和堵漏等方面。路基壓力灌漿是為了通過鉆孔以及壓力灌漿，將漿液均勻灌進(jìn)地層，從而以填充、滲透或擠密等形式，使巖石裂隙或者土顆粒之間的空氣和水分散出后占據(jù)這些空間，經(jīng)過一段時間后，原來的裂隙和松散土粒便膠結(jié)成一個整體，形成一個良好的“結(jié)石體”，其嶄新的結(jié)構(gòu)、極高的強(qiáng)度、良好的防水性能和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)使路基密實(shí)度得以提高，后期沉降得以降低。

2.1 灌漿孔位置的確定

要布置鉆孔間距，即得出灌漿孔合理的孔距、排距、孔數(shù)和排數(shù)，需要考慮的影響因素很多，主要有漿液影響半徑的確定，灌漿體設(shè)計(jì)厚度的計(jì)算，處治范圍的平面內(nèi)布孔是否均衡，行車荷載的大小和邊坡竄漿的發(fā)生等因素。

(1)單排鉆孔位置確定方法。

單排鉆孔分布示意圖如圖1所示，具體計(jì)算公式如下式

式中:b為漿體厚度;l為灌漿孔距;r為漿液擴(kuò)散半徑。若漿體厚度為T，則灌漿孔距為

(2)多排鉆孔位置確定方法。

在單排鉆孔滿足不了設(shè)計(jì)厚度要求的時候，就要用到多排鉆孔(兩排或兩排以上)，其設(shè)計(jì)原則即全面發(fā)揮灌漿孔的應(yīng)用潛力，從而得到灌漿體的最大厚度。

雙排鉆孔分布示意圖如圖2所示，最優(yōu)排距計(jì)算公式

圖1 單排鉆孔分布示意圖

圖2 雙排鉆孔分布示意圖

2.2 灌漿孔深度的確定

橋臺臺背灌漿孔的深度可以根據(jù)設(shè)計(jì)需求把握地面線的變化狀況，具體設(shè)計(jì)深度的確定需要根據(jù)實(shí)際情況酌情考慮。對于“V”形填方路段，填方路堤灌漿孔的深度可以在底部相應(yīng)部分適宜地加大;對于不小于10 m的高填方路段，需要在其兩邊設(shè)置從深至淺的過渡段。

2.3 灌漿處治技術(shù)的效果

一般情況下，結(jié)束灌漿28 d后才能夠檢驗(yàn)灌漿處治技術(shù)的效果，常用的檢驗(yàn)方法主要有以下幾種。

(1)可以使用靜力觸探的方法檢測加固前后土體力學(xué)參數(shù)是否發(fā)生了變化。

(2)可以進(jìn)行現(xiàn)場靜載荷試驗(yàn)，以確定土體加固后的彈性模量和承載能力。

(3)可以通過動力觸探的方法，如標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)或者輕便觸探等，確定土體加固后的力學(xué)性質(zhì)。利用這種方法，能夠直接得出原位土在灌漿前后強(qiáng)度發(fā)生的變化。

(4)在灌漿加固路基的檢測過程中，瑞雷面波主要應(yīng)用在兩個方面:①在三維層面上宏觀地評價灌漿處治技術(shù)的效果，根據(jù)面波波速的等值線斷面，找出可能存在的軟弱區(qū)域;②基于不多的動力觸探結(jié)果，可以間接地計(jì)算出加固路基的承載能力。

3 灌漿技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用

以攀田高速公路作為實(shí)際案例，該公路沿線地質(zhì)條件復(fù)雜多變，填方數(shù)量很多，針對這種情況，部分路段使用壓力灌漿技術(shù)來治理橋頭跳車和路基下沉等問題。

3.1 鉆孔分布方法

圖3為灌漿技術(shù)的試驗(yàn)路段，如圖3所示，順著路線方向灌孔成排分布，橋臺鉆孔(半幅橋)按3排分布，擋墻鉆孔按1～2排分布，路堤鉆孔(半路幅寬)按2排分布，如此設(shè)計(jì)以使灌漿體設(shè)計(jì)厚度滿足要求。為了得出鉆孔的深度，可通過線路中線兩邊填方體的不同高度、土體實(shí)際承載力和彈性模量等力學(xué)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

圖3 灌孔分布示意圖

3.2 施工技術(shù)

施工方法即通過錘擊成孔法進(jìn)行鉆孔，根據(jù)施工要求，施工順序可以分序分段，依次跳孔鉆孔灌漿或者一次成孔跳孔灌漿。

3.3 灌漿漿液的配制

灌注要充分，盡量增加粉煤灰的使用量，這樣即可在工程質(zhì)量得以保證的情況下，減少漿液配制的工程造價。所以對漿液的凝結(jié)強(qiáng)度并沒有很高的要求，為了盡可能減少成本，做到經(jīng)濟(jì)又合理，只要灌注充填能夠得以保障，可以盡量地使用粉煤灰。

因此，漿液的配合比及其變換的選擇尤為重要。在實(shí)際工程應(yīng)用中經(jīng)常用到的配合比有以下幾種。

(1)開灌配合比(只用于一些鉆孔，限灌水泥100 kg):m水∶m水泥=1∶1。

(2)一次鉆灌法:m水∶m水泥∶m粉煤灰=1∶1∶0.25 或 1∶1∶0.5 或 1∶1∶0.75 或 1∶1∶1。

(3)堵漏加濃漿液配合比:m水∶m水泥∶m粉煤灰=1∶0.5∶1或 1∶0.5∶1.25。

3.4 灌漿漿液的攪拌及灌注方法

(1)灌漿漿液通常利用機(jī)械進(jìn)行攪拌，攪拌持續(xù)時間為2～3 min/每桶，過濾之后將制好的漿液放進(jìn)儲漿桶中，通過注漿泵進(jìn)入灌漿孔內(nèi)。在灌漿時，需要灌漿和攪拌同時進(jìn)行，且灌注不間斷。

(2)通過由下至上分段灌漿的方法，按一定的順序邊打孔邊灌漿。具體分以下兩種情況:①在設(shè)計(jì)孔深小于或等于4.0 m的情況下，一次鉆孔灌漿即可;②在設(shè)計(jì)孔深大于4.0 m的情況下，需要分填方上部2.5 m和下面部分兩段進(jìn)行鉆孔灌漿。

(3)如果出現(xiàn)孔底嚴(yán)重漏漿的情況，可以在漿液中摻入過量的粉煤灰;如果出現(xiàn)漿液冒出漿孔的情況，可以用封堵、間隙灌漿等方法來應(yīng)對。

3.5 停止灌漿的條件

在注漿量不大于1 L/min的條件下，使壓力穩(wěn)定3～5 min，如果壓力上升、不變或者下降小于5%，即可停止灌漿。

4 結(jié)論

(1)通過研究表明，灌漿處治方法是提高橋頭引道附屬體剛度以及強(qiáng)度的有效方法，能夠降低橋頭跳車出現(xiàn)的機(jī)率，使行車更加舒適和安全。

(2)由于粉煤灰和水泥漿材是當(dāng)前常用的灌漿漿液，其中粉煤灰價格低廉，可有效降低灌漿技術(shù)的成本。不過，粉煤灰資源有限，所以可以由實(shí)際情況來尋找其它替換的材料，水泥加頁巖粉漿或水泥沙漿均可。

[1]日本道路協(xié)會.道路土工軟土地基處理技術(shù)指南[M］.蔡恩捷，譯.北京:人民交通出版社，1984:7-8.

[2]交通部重慶公路科研所.新港軟基上修筑公路路堤的試驗(yàn)研究[R］.1985.

[3]李力.路基灌漿處治技術(shù)應(yīng)用研究[J］.四川建筑，2008，28(8):89-90.