橋頭搭板工后沉降預(yù)埋注漿配比優(yōu)化設(shè)計(jì)

李建強(qiáng)，金龍飛，許展飛，劉 帥

(1.山東省路橋集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250002；2.山東高速建設(shè)管理集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250002;3.山東省交通科學(xué)研究院山東，山東 濟(jì)南 250002)

1 注漿加固原理分析

橋梁通車使用過程中如出現(xiàn)搭板沉降等問題，采用注漿加固措施處理，鉆孔、埋管，在注漿管內(nèi)注漿加固，即利用巨大壓力將注漿液注入橋頭路基，如路基下部為粘性土，注漿液沿結(jié)構(gòu)裂縫處流入下部土體，將粘性土土體分割成不規(guī)則的塊狀，在塊狀土體之間存在硬化的注漿粘液，形成一種復(fù)合型巖土，防止或減弱路基再次下沉；在碎石土、砂礫土填筑的路基內(nèi)，漿液以滲流或紊流的方式滲入路基土孔隙，從而提高了路基強(qiáng)度和剛度，填實(shí)搭板脫空部分，讓搭板不再松動(dòng)。

2 注漿液材料配比優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 傳統(tǒng)漿液材料配比

傳統(tǒng)漿液材料一般選用水泥、水、水玻璃、注漿劑、黃砂，其早強(qiáng)砂漿參考配合比(質(zhì)量比)為，水泥∶水∶水玻璃∶注漿劑∶砂=10∶5∶0.5∶0.5∶2。見表1)。

表1 傳統(tǒng)漿液配比表

水灰比一般宜采用0.40～0.45，當(dāng)摻入部分粉煤灰和減水劑時(shí)，水灰比可減小至0.35；另外，可摻入適量膨脹劑，當(dāng)摻入膨脹劑時(shí)，鋁粉的摻入量約為水泥或水泥和粉煤灰用量1%。采用的水泥漿或水泥粉煤灰漿配合比最終應(yīng)通過試驗(yàn)確定。

2.2 優(yōu)化后漿液材料配比

隨著全球汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，廢舊輪胎的數(shù)量日益增多，其所產(chǎn)生的廢舊橡膠成為新的固體污染源，直接堆放填埋不僅浪費(fèi)資源、占用土地，還會(huì)對土壤、地下水環(huán)境產(chǎn)生較大污染，焚燒同樣會(huì)造成大氣污染，如何更有效、更合理地利用廢舊橡膠是我們面臨的破在眉睫的任務(wù)。

美國North Carolina State大學(xué)教授Shuaib Ahmad首次制備橡膠混凝土，但是橡膠顆粒與水泥基材料界面粘結(jié)性較差，造成橡膠混凝土強(qiáng)度降低。隨后橡膠混凝土也被應(yīng)用到實(shí)際工程中，美國、加拿大等國家采用橡膠粉生產(chǎn)橡膠普面板用于鐵道道口鋪面取代傳統(tǒng)混凝土鋪面。國內(nèi)，同濟(jì)大學(xué)史巍等試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，水泥砂漿的動(dòng)彈性模量和固有頻率隨著橡膠粉摻加量發(fā)生變化，馬福榮通過試驗(yàn)分析橡膠粉摻加量對水泥混凝土吸聲功能也有影響。

(1)漿液流動(dòng)性試驗(yàn)

在傳統(tǒng)漿液的基礎(chǔ)上添加橡膠粉，即通過室內(nèi)試驗(yàn)在相同橡膠粉粒徑目數(shù)條件下，改變橡膠粉摻加量，采用漿液流動(dòng)稠度儀探究漿液的流動(dòng)性，傳統(tǒng)材料組成為水泥、水、水玻璃、注漿劑、黃砂，在保持基準(zhǔn)注漿材料配比的基礎(chǔ)上，將橡膠粉等體積代替黃砂的方式摻入漿液中，通過實(shí)驗(yàn)得到新的漿液材料配比(試驗(yàn)參數(shù)如表2所示)。

表2 試驗(yàn)參數(shù)表

實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：通過漿液流動(dòng)性實(shí)驗(yàn)，獲得結(jié)果如表3所示。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析(如表3所示)，在選擇相同橡膠粉粒徑時(shí)，橡膠粉摻加量增多，代替了黃砂材料的體積，黃砂摻加量減少，隨著橡膠粉摻加量的增加，漿液的流動(dòng)性變化不大，但是不同目數(shù)的橡膠粉，隨著橡膠粒徑增大，漿液的表觀密度會(huì)下降，主要原因是因?yàn)檩^小粒徑的橡膠粉可以更加緊密的填充到漿液材料中的空隙內(nèi)，這樣會(huì)使?jié){液流動(dòng)降低，因此粒徑大的橡膠粉流動(dòng)性要大。

表3 流動(dòng)度參數(shù)表

(2)漿液抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

漿液抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)材料參數(shù)設(shè)置與漿液流動(dòng)性試驗(yàn)相同，在保持基準(zhǔn)注漿材料配比的基礎(chǔ)上，將橡膠粉等體積代替黃砂的方式摻入漿液中，具體參數(shù)參見表2。為確保橡膠粉在漿液中分散均勻，先用攪拌機(jī)攪拌漿液60 s。然后待漿液硬化后，檢測養(yǎng)護(hù)7 d和28 d的抗壓強(qiáng)度。

橡膠粉等體積代替黃砂所得漿液硬化后的抗壓強(qiáng)度損失如表4所示。

表4 強(qiáng)度損失參數(shù)表

由表4可以看出，在漿液硬化后養(yǎng)護(hù)7 d抗壓強(qiáng)度隨橡膠粉摻入量增加而逐漸降低。相同粒徑橡膠粉摻入量由5%增加到20%，而抗壓強(qiáng)度折損值最大折損35%，最小折損15%。當(dāng)橡膠粉摻加量相同時(shí)，粒徑越大，抗壓強(qiáng)度折損越小。

在漿液硬化后養(yǎng)護(hù)28 d，抗壓強(qiáng)度同樣隨橡膠粉摻入量增加而逐漸降低。相同粒徑橡膠粉摻入量由5%增加到20%，而抗壓強(qiáng)度折損值最大折損36%，最小折損14%。當(dāng)橡膠粉摻加量相同時(shí)，粒徑越大，抗壓強(qiáng)度折損也越小。因此，漿液硬化后養(yǎng)護(hù)7 d到28 d抗壓強(qiáng)度變化幅度不大。

3 結(jié) 論

(1)橡膠粉代替了一部分黃砂，導(dǎo)致漿液整體自重減輕，流動(dòng)速度也會(huì)加快。

(2)橡膠粉摻量越大，漿液內(nèi)部軟弱點(diǎn)增多，硬化后強(qiáng)度會(huì)降低，因此橡膠粉不能完全取代黃砂。

(3)橡膠粉粒徑越大，表面凹凸不平越明顯，硬化后與結(jié)構(gòu)物的粘結(jié)性越好，因此粒徑越大，抗壓強(qiáng)度折損越小。

(4)漿液硬化快，養(yǎng)護(hù)7 d與28 d強(qiáng)度變化不大，因此注漿7 d后即可投入使用。