高壓注漿對涵洞沉降地基加固處理應(yīng)用

林高峰

摘 要：本文結(jié)合具體工程案例，選用高壓注漿技術(shù)對涵洞不均勻沉降進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的加固處理措施，以期有效提升工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：涵洞工程；不均勻沉降；高壓注漿；加固措施

中圖分類號：U449.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）10-0125-02

1 工程案例

潼榮高速公路K56+890涵洞工程為機(jī)通兼排水鋼筋混凝土通道，設(shè)計(jì)凈空6x4.5m，涵長50米，基礎(chǔ)為C25混凝土整體式結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)凈寬度為6m，1.3m為其基礎(chǔ)埋深。涵洞主體工程建成后，已基本完成上部填土部分，但經(jīng)大雨沖刷，地基被雨水浸泡嚴(yán)重，地基土質(zhì)松軟，地基變形過大引起涵洞不均勻沉降現(xiàn)象產(chǎn)生，且有墻身節(jié)段間沉降縫開裂，沉降縫位置錯(cuò)臺嚴(yán)重，進(jìn)而對涵洞正常使用造成嚴(yán)重影響。當(dāng)涵洞產(chǎn)生不均勻沉降之后，通過鉆孔、探井取樣法進(jìn)行了詳細(xì)考察，了解了現(xiàn)場地基巖土的工程地質(zhì)特性，獲取了真實(shí)、有效的地質(zhì)資料，為加固涵洞地基提供了強(qiáng)有力的保障。因完成涵洞建設(shè)工作，因多種因素的影響，基于經(jīng)濟(jì)性原則，必須選用影響較小的加固方案。最后決定選用高壓注漿地基加固技術(shù)進(jìn)行涵洞不均勻沉降加固處理。

2 工程地質(zhì)概況

本涵洞所處位置為一個(gè)魚塘邊上，溝谷發(fā)育，存有嚴(yán)重地形切割現(xiàn)象，原有地面標(biāo)高為256.3m。涵洞軸線基本位于主線右側(cè)山坡沖溝主槽，因沖溝匯水面積較大，暴雨或雨季后洪水流量較大，其他時(shí)間水流量較小[1]。按照從上到下的順序，勘察控制深度范圍內(nèi)的場地內(nèi)地層結(jié)構(gòu)如表1所示。

3 涵洞高壓注漿加固處理

3.1 加固方案

根據(jù)地質(zhì)鉆孔資料，采用Φ109地質(zhì)鉆孔，純水泥漿壓注的方法對地基進(jìn)行加固處理，經(jīng)地基承載受力驗(yàn)算處理深度定為7m。

3.2 加固原理

利用液壓通過注漿管將配置好的水泥漿注入涵洞地基沉降體內(nèi)的土體中，漿液以填充、滲透、擠密等方式與土體結(jié)合，發(fā)生物化反應(yīng)，將原來松散土或裂隙膠結(jié)成一個(gè)整體，形成一個(gè)結(jié)構(gòu)新、強(qiáng)度大、防水性及穩(wěn)定性良好的“結(jié)石體”，從而提高涵基的強(qiáng)度及變形模量，減少其壓縮性和滲透性，到達(dá)控制涵洞下沉變形的目的。

3.3 注漿半徑

注漿加固半徑即漿液沿注漿孔向四周的擴(kuò)散半徑，注漿加固半徑一般在0.8-1.4m之間，平均注漿半徑為1m，水灰比較大時(shí)，漿液較稀流動度大，擴(kuò)散半徑大；水灰比較小時(shí)，擴(kuò)散半徑小。

3.4 高壓注漿施工的工藝流程

設(shè)備就位鉆孔→成孔→灌漿管制作與安裝→埋設(shè)注漿管→水泥漿拌制→壓漿→沉降觀測。

3.5 孔位布置

根據(jù)現(xiàn)場不均勻沉降情況，6m節(jié)段基礎(chǔ)按1.6m孔距的4排注漿孔布設(shè)到涵洞內(nèi)部，布孔形狀為橫豎形。距0.6m涵洞墻身向涵洞內(nèi)側(cè)開始布孔，橫排4孔，縱排4孔，1節(jié)基礎(chǔ)布設(shè)16孔，6節(jié)基礎(chǔ)（已出現(xiàn)沉降）合計(jì)96孔。

3.6 鉆孔與成孔

工程鉆機(jī)（XY-1型）就位安裝時(shí)機(jī)座要平穩(wěn)，立軸或轉(zhuǎn)盤要與孔位對正，其偏差不應(yīng)大于5cm。鉆頭直徑為109mm。成孔偏斜率控制在不大于1.5%。鉆孔深度為7m。成孔內(nèi)必須清除干凈，保證注槳管能順利插人孔內(nèi)預(yù)定的位置。

3.7 灌漿管制作與安裝

灌漿管材料采用外徑φ80mm、壁厚S=5.0mm的無縫鋼管，管材質(zhì)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。灌漿管制作，將灌漿管底部密封焊牢，管壁周圍平分三條縱線，并在每條縱線上按15cm間隔均勻錯(cuò)位鉆小孔，孔徑為8mm。鋼管鋼管頂端應(yīng)留出與注漿機(jī)連接的活動接頭以便反復(fù)注漿，灌漿管要安放到孔底。因鋼花管長度一般為4m，端部設(shè)1m長的不注漿段，鋼花管用絲扣連接，要求連接強(qiáng)度不小于鋼花管強(qiáng)度。

3.8 水泥漿拌合

注漿水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥。為保證獲取的注漿參數(shù)最佳化，在注漿施工前期，應(yīng)選取相應(yīng)點(diǎn)、段做好試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)確定配合比如：水：水泥=1：1。按配合比采用水泥漿攪拌機(jī)攪拌均勻。進(jìn)行注漿前漿液攪拌時(shí)間不小于3min，在注漿過程中攪拌機(jī)繼續(xù)攪拌。配置的水泥漿應(yīng)在2小時(shí)內(nèi)用完，超過2小時(shí)沒有使用則予以廢掉。

3.9 壓漿

采用間歇式雙控注漿，雙控原則，以注漿量和終灌壓力雙控[2]。（1）注漿壓力一般控制到0.6MPa以內(nèi)，注漿最大壓力不大于1MPa。對于滲透性較大（土體較為松散）的灌漿段，灌漿壓力適當(dāng)降低，對于滲透性較小的（土體較密實(shí)）灌漿段，灌漿壓力適當(dāng)提高。（2）在鋼花管頂部裝上壓漿頭進(jìn)行注漿，一般情況下要進(jìn)行洗壁注漿，洗壁的目的是將鋼花管外壁與巖土體孔壁之間填滿水泥漿，以增加其粘結(jié)力。洗壁45min～60min之后，用水泥砂漿封堵鋼花管外側(cè)空隙，再用帶噴頭的洗孔水管插入到鋼花管底部，用高壓水邊沖洗邊上提，沖洗留在花管內(nèi)的水泥漿，以疏通出漿孔。（3）安裝壓漿頭，正式開始該管的第一次壓力注漿，且管頭進(jìn)漿壓力控制在0.6MPa，第一次注漿量約為240～260kg/m，注漿用1：1純水泥漿。終止注漿要求：當(dāng)注漿孔中壓力達(dá)到0.6觀察壓力指示是否下降，若在10min內(nèi)壓力指示沒有下降0.4MPa以下，則可終止注漿；若下降至0.4MPa以下，則繼續(xù)注漿。注漿孔內(nèi)壓力保持0.5-0.6MPa之間，且持續(xù)10min內(nèi)壓力指示沒有下降方可終止注漿。（4）關(guān)上壓漿頭上的止?jié){閥門，并卸下注漿膠管，移到另一孔進(jìn)行注漿。（5）第一次壓力注漿約40min～60min后，插入帶噴頭的洗孔水管到鋼管底部，用高壓水進(jìn)行洗孔，以疏通鋼管上的出漿孔，然后裝上壓漿頭進(jìn)行第二次壓力注漿。穩(wěn)定壓力為1MPa，達(dá)到穩(wěn)定壓力后持續(xù)時(shí)間超過10min時(shí)，直到注漿量達(dá)到預(yù)期要求即可終止注漿。（6）施工中若有下列情況則立刻停止注漿，并相應(yīng)增加循環(huán)注漿次數(shù)：1）涵洞底板周邊已溢漿；2）涵洞底板發(fā)生拱起變形；3）注漿量太大（為加快凝結(jié)，在施工過程中可適當(dāng)加入氯化鈣2～4%，具體用量可通過試驗(yàn)確定）。（7）基底水泥漿初凝后，擰開止?jié){閥門，并及時(shí)用高標(biāo)高砂漿將孔密封、抹平。

3.10 沉降觀測

為全面了解該涵洞注漿前后沉降情況，通過長期沉降觀測，對注漿效果進(jìn)行客觀評價(jià)，需將沉降觀測點(diǎn)對稱地布設(shè)到涵洞兩臺墻身。注漿前、注漿后與注漿后28天、43天都分別進(jìn)行一次觀測，第1、2、3、4、5、6節(jié)墻身觀測點(diǎn)累計(jì)沉降量為-1mm、0mm、0mm、-2mm、-1mm、0mm。根據(jù)觀測數(shù)據(jù)，說明漿液逐步固結(jié)，已形成穩(wěn)定性良好的“結(jié)石體”，沉降也愈加穩(wěn)定，則表明具有顯著注漿效果。完成注漿作業(yè)后，又歷經(jīng)一個(gè)雨季，仍無沉降產(chǎn)生，則表明具有良好注漿效果。

4 質(zhì)量檢驗(yàn)

（1）注漿檢查項(xiàng)目表2所示。（2）取芯檢驗(yàn)。完成注漿28天后，即進(jìn)行鉆孔取芯檢驗(yàn)，以注漿薄弱點(diǎn)為主，即左側(cè)出口軸線兩側(cè)周圍。通過巖芯樣塊分析，在1.3～7.0m范圍內(nèi)，分布有漿液結(jié)石體，形狀為網(wǎng)狀、脈狀等；部分位置還有柱狀結(jié)石體，所有孔取原狀試樣。通過試驗(yàn)檢測，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度滿足規(guī)范要求。

5 結(jié)語

綜上所述，為提高施工質(zhì)量，推動公路工程建設(shè)發(fā)展。必須對涵洞施工中存在的問題進(jìn)行及時(shí)了解、掌握，尤其是不均勻沉降問題，將嚴(yán)重影響涵洞穩(wěn)定性、安全性。為此，在加固處理中，應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況，合理選用加固技術(shù)。本文結(jié)合工程具體情況，選用高壓注漿技術(shù)進(jìn)行涵洞不均勻沉降加固處理，通過后期沉降觀測可見，加固效果良好。

參考文獻(xiàn)

[1]楊旭光.預(yù)制裝配式鋼筋混凝土蓋板涵洞設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)研究[D].中南大學(xué)，2013.

[2]趙建斌，李萬樂，申俊敏，董立山.黃土地區(qū)高速公路涵洞病害調(diào)查及分析[J].土木工程與管理學(xué)報(bào)，2014，（1）：24-28.