公路橋梁隧道工程施工中灌漿法加固技術(shù)的應(yīng)用

連立永

（中國(guó)水利水電第四工程局有限公司，青海西寧 810000）

0 引言

在公路橋梁隧道工程施工中，往往會(huì)因?yàn)闅夂?、荷載、施工工藝等因素的存在而出現(xiàn)裂縫等質(zhì)量問(wèn)題，嚴(yán)重影響到公路橋梁隧道工程項(xiàng)目的可靠性與安全性，所以必須采取合理措施予以加固。其中，灌漿法加固技術(shù)憑借著施工便捷、經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)良好、加固效果突出等優(yōu)勢(shì)，在公路橋梁隧道工程施工中得到廣泛應(yīng)用，因此，對(duì)該技術(shù)展開(kāi)研究有著重要現(xiàn)實(shí)意義。

1 公路橋梁隧道工程施工中灌漿法加固技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在公路橋梁隧道工程施工中，容易受到溫度變化以及施工工藝的影響，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大量裂縫、砂漿大面積脫落，嚴(yán)重影響隧道工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。同時(shí)，還會(huì)因?yàn)槭┕げ牧腺|(zhì)量不符合要求、模板表面未完全清理干凈、混凝土振搗不均勻等因素的存在，導(dǎo)致隧道工程出現(xiàn)蜂窩、麻面等問(wèn)題，同樣影響結(jié)構(gòu)的可靠性。

而采用灌漿法加固技術(shù)，將特定漿液充填至裂縫中，對(duì)裂縫及時(shí)進(jìn)行封堵，能有效避免雨水滲漏侵蝕，提升巖體密實(shí)性，大大提高了隧道工程結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。具體而言，該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下三點(diǎn)：

第一，抗?jié)B性提高。灌漿法加固技術(shù)有著良好的抗?jié)B表現(xiàn)，不僅能加固路基裂縫，也能降低雨水對(duì)路基侵蝕的可能性。第二，沉降量降低。路基沉降不均會(huì)造成隧道坍塌風(fēng)險(xiǎn)，采用灌漿法加固技術(shù)，能降低路基沉降量，從而降低風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率。第三，加固效果提升。通過(guò)灌漿能將工程構(gòu)件與填充物緊密結(jié)合，促使工程結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度提高，加固效果明顯，抑制裂縫產(chǎn)生[1]。

2 公路橋梁隧道工程施工中灌漿法加固技術(shù)的應(yīng)用措施

2.1 施工準(zhǔn)備

在應(yīng)用灌漿法加固技術(shù)開(kāi)展公路橋梁隧道工程施工前，一定要做好準(zhǔn)備工作，其中漿液調(diào)配質(zhì)量的把控是關(guān)鍵。一般而言，施工所用漿液的成分為砂、水泥、黏土、高分子化學(xué)溶液等，用水泥灰進(jìn)行調(diào)配。水泥灰可塑性極強(qiáng)、成本低，并且能夠發(fā)揮出良好的加固效果，節(jié)省隧道工程加固的成本投入。通常選用P·C32.5 復(fù)合硅酸鹽水泥，粉煤灰和水泥的配合比控制在1∶4[2]。此外，還要在前期確定好灌漿施工部位：如果有沉降情況，合理確定灌漿施工部位就尤為重要；倘若裂縫、空隙問(wèn)題嚴(yán)重，則還要適當(dāng)加大漿液灌注量。在灌漿加固施工前，要對(duì)攪拌車、設(shè)備設(shè)施展開(kāi)試驗(yàn)，設(shè)定好施工半徑，為后續(xù)灌漿加固施工打好基礎(chǔ)。

為了保障灌漿法加固技術(shù)在公路橋梁隧道工程施工中的作用得到完全發(fā)揮，要嚴(yán)格控制施工關(guān)鍵參數(shù)，具體如表1 所示。確定好施工方案之后，一方面，要開(kāi)展材料采購(gòu)工作，按照灌漿加固施工的要求選擇規(guī)格、質(zhì)量達(dá)標(biāo)的材料；另一方面，施工機(jī)械設(shè)備要一再確認(rèn)型號(hào)、數(shù)量，保證滿足施工要求。

表1 公路橋梁隧道工程灌漿法加固施工關(guān)鍵參數(shù)控制要求

2.2 鉆孔施工

首先，確定鉆孔機(jī)械。灌漿之前需要先鉆孔，為了保證鉆進(jìn)順利和提高成孔質(zhì)量，需要根據(jù)實(shí)際情況選定鉆孔機(jī)械。一般而言，可選擇沖擊旋鉆、旋挖鉆與沖擊鉆，無(wú)論選擇哪種鉆進(jìn)機(jī)械，都要嚴(yán)格按照規(guī)定施工，并且要對(duì)裂縫做好清理工作。鉆進(jìn)期間需要詳細(xì)記錄關(guān)鍵信息，尤其是掉鉆、塌孔、回水、涌水等情況[3]。結(jié)合前期對(duì)巖石的裂縫、滲透率等進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)果，在鉆進(jìn)施工中要綜合考量送漿能力及巖性變化，合理調(diào)整鉆進(jìn)壓力和長(zhǎng)度。如果巖體從硬變軟，一定要減小泵容積和加大轉(zhuǎn)速；如果鉆進(jìn)遭遇溶洞導(dǎo)致孔洞塌陷阻礙施工，則應(yīng)向孔洞內(nèi)灌入水泥漿液，待其固結(jié)后重新鉆進(jìn)。

其次，明確鉆孔方向和直徑。根據(jù)鉆孔方式、巖石特性、鉆孔類型等，確定鉆孔直徑。采用灌漿法加固技術(shù)時(shí)，通常的鉆孔直徑為5.9cm 和7.5cm，倘若對(duì)灌漿孔有特殊要求，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增大。鉆孔方向一般要求垂直于巖面，并保證鉆進(jìn)盡可能多地穿過(guò)巖層；但是如果設(shè)計(jì)為斜孔，則要按照既定方位與傾角進(jìn)行鉆進(jìn)[4]。

再次，明確鉆進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)。灌漿孔位與設(shè)計(jì)偏差必須控制在10cm 之內(nèi)，鄰近孔洞的底部偏差要控制在孔距的1/2 之內(nèi)，鉆孔斜度偏差值控制在50 之內(nèi)。還要做好孔洞維護(hù)。停止鉆進(jìn)后要保護(hù)好孔眼，避免異物、污水滲入，還要進(jìn)行孔洞清洗，確保孔底沉渣厚度不能超過(guò)0.2m。

最后，安裝孔口管。施工人員要結(jié)合施工實(shí)際情況，引導(dǎo)孔洞的鉆進(jìn)施工，同時(shí)將直徑在50mm 左右的孔口管放置其中，露出20～30cm。用麻絲填補(bǔ)孔口與管壁的縫隙，以保證灌漿順利進(jìn)行。此外，施工人員要控制好孔口管的安裝方向與穩(wěn)固性：如果是無(wú)水施工路段，要采用硬性早強(qiáng)砂漿填充法進(jìn)行施工；如果是涌水路段，則要安裝孔口管，制備固定管的混合料，分裝在多個(gè)塑料袋中放入孔內(nèi)，遇水則化為漿液。

2.3 沖洗裂縫

灌漿孔與灌注前的測(cè)試孔，均應(yīng)以鉆孔結(jié)束后的鉆孔條件、方式、深度作為參考標(biāo)準(zhǔn)，并且綜合考量夾層風(fēng)化過(guò)強(qiáng)、巖體碎化、結(jié)構(gòu)緊密等可能存在的復(fù)雜情況，最終確定選擇高壓風(fēng)水聯(lián)合沖洗、高壓風(fēng)吹洗、壓力水沖洗的方式，對(duì)裂縫進(jìn)行沖洗。灌漿壓力在80%以內(nèi)的才能采用壓力水沖洗，而且水壓力不得大于1MPa。采用高壓風(fēng)水聯(lián)合沖洗時(shí)，水壓力是灌漿壓力的50%，同樣不得大于1MPa，操作過(guò)程為：先打開(kāi)水管，注水至一定高度后再打開(kāi)氣管，注入壓縮空氣，保證孔洞內(nèi)水與空氣完全混合。以上兩種沖洗方式的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)均為：回水澄清10min，且總時(shí)間不小于30min，孔底沉淀物厚度不超過(guò)20cm。將孔洞清洗干凈后，選擇孔洞總數(shù)的5%進(jìn)行壓水試驗(yàn)，以獲悉巖體透水性等參數(shù)，測(cè)試時(shí)分五個(gè)檔次壓水，每間隔3min進(jìn)行讀數(shù)，倘若連續(xù)4 次讀數(shù)最大值與最小值的差值為最終數(shù)值的10%，便可中斷加壓。

2.4 漿液制備

灌注漿液的制備可選擇一次制漿或二次制漿的方式。其中，一次制漿是按照既定配合比進(jìn)行漿液制作，在上述施工準(zhǔn)備環(huán)節(jié)已有說(shuō)明；二次制漿是在集中制漿站進(jìn)行漿液制作，然后通過(guò)管道送至灌漿區(qū)且稀釋至設(shè)計(jì)配合比，進(jìn)行灌漿施工。需要依據(jù)公路橋梁隧道工程項(xiàng)目的實(shí)際情況選擇。在漿液制備中除了要控制好配合比以外，還要保證攪拌均勻，且嚴(yán)格按照規(guī)范順序添加：先將適量水加入高速攪拌機(jī)中，在攪拌的同時(shí)加入適量水泥，攪拌均勻后添加摻和料，通常要在3min 內(nèi)完成加料。水泥漿液制備要注意以下兩個(gè)方面：一方面，選用高速攪拌機(jī)進(jìn)行純水泥漿的攪拌時(shí)，要攪拌30s 以上，如果是普通攪拌機(jī)則要攪拌3min 以上。攪拌前要對(duì)泥漿進(jìn)行篩選，從準(zhǔn)備到攪拌完成，時(shí)間不能超過(guò)4h。另一方面，應(yīng)用高速攪拌機(jī)攪拌細(xì)水泥漿、穩(wěn)定泥漿時(shí)，應(yīng)當(dāng)適量添加減水劑，時(shí)間要依據(jù)前期試驗(yàn)結(jié)果而定，但要控制在2h 之內(nèi)。

漿液溫度一定要維持在5～40℃之間，倘若用溫水?dāng)嚢?，水溫不能超過(guò)40℃。在夏季和冬季施工時(shí)，要采取科學(xué)的溫度控制措施，做好機(jī)械設(shè)備與管道的隔熱和防寒保護(hù)工作。

2.5 灌漿作業(yè)

依據(jù)不同公路橋梁隧道工程項(xiàng)目的施工要求與地質(zhì)條件，采用孔口灌漿、一次性灌漿、分段灌漿以及綜合灌漿等方式進(jìn)行灌漿作業(yè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道表面的加固。首先，合理選擇灌漿方式。第一種，沖壓式灌漿。該方式能使?jié){液到達(dá)巖體裂縫空隙時(shí)不會(huì)出現(xiàn)返回情況，適用于滲透性較小或孔隙不發(fā)育的孔洞。第二種，循環(huán)式灌漿。該方式借助灌漿泵將漿液輸入孔洞，如果巖石吸入量小于泵送灌漿量，則會(huì)將部分漿液返出，部分漿液滲入巖體。適用于孔隙發(fā)育、成孔難度較高的孔洞。

其次，確定灌漿順序。應(yīng)結(jié)合隧道工程項(xiàng)目的施工環(huán)境、地質(zhì)條件等因素來(lái)確定灌漿順序，一般會(huì)采用間隔灌漿法進(jìn)行作業(yè)，能有效避免孔內(nèi)串漿的現(xiàn)象。倘若遭遇特殊情況，比如涌水，那么會(huì)導(dǎo)致水泥漿液發(fā)生遷移，此時(shí)需要優(yōu)先對(duì)水頭高的孔位進(jìn)行作業(yè)。

最后，確定灌漿段長(zhǎng)度。長(zhǎng)度一般控制在5～6m，特殊情況下可適當(dāng)縮短或延長(zhǎng)，但最長(zhǎng)不能超過(guò)10m。如果灌漿段小于6m，應(yīng)當(dāng)單次完成；如果大于6m，則要分段完成。

2.6 調(diào)整灌漿壓力和漿液配合比

第一，灌漿壓力的合理調(diào)整。依據(jù)公路橋梁隧道工程項(xiàng)目的類型和地質(zhì)條件來(lái)確定灌漿壓力，倘若地質(zhì)環(huán)境非常復(fù)雜，則要先進(jìn)行試驗(yàn)，獲悉施工參數(shù)，然后在施工中進(jìn)行科學(xué)調(diào)整。施工過(guò)程中，前期灌漿壓力宜控制在0.5～1MPa，后期應(yīng)適當(dāng)加大至1.0～2.5MPa，但最大不能超過(guò)2.5MPa。同時(shí)，控制好灌漿壓力與灌漿率：一方面，如果局部層灌漿量較大，需要對(duì)灌漿水灰比進(jìn)行調(diào)整，通常采用低壓灌漿方式；另一方面，如果地層灌漿量少、注入量小，則要加大壓力并調(diào)整水灰比，根據(jù)地層的灌漿率決定快速提壓還是分段提壓。

第二，變換漿液配合比。如果灌漿壓力持續(xù)穩(wěn)定且灌漿量未明顯下降，或者雖然壓力上升但灌漿量始終穩(wěn)定，則不必調(diào)整水灰比；如果某一級(jí)灌漿量超過(guò)300L 或者灌注時(shí)間超過(guò)30min，并且灌漿壓力與速度無(wú)法及時(shí)調(diào)整，則要在下一級(jí)灌注時(shí)調(diào)整漿液的濃度；如果進(jìn)漿速度超過(guò)30L/min，則要根據(jù)實(shí)際情況提高濃度。

第三，做好灌漿突發(fā)情況的合理處理。如果灌漿壓力陡然升高，要適量灌入清水或水泥砂漿，待壓力正常后再恢復(fù)注漿施工。倘若壓力始終未恢復(fù)至正常標(biāo)準(zhǔn)，要立即停工，仔細(xì)檢查灌漿管，找到堵塞位置，進(jìn)行疏通；倘若在灌漿加固施工中進(jìn)漿壓力長(zhǎng)時(shí)間偏高，那么要對(duì)砂漿配合比進(jìn)行調(diào)整，或者采用間歇式灌漿法，對(duì)漿液凝固時(shí)間予以把控，保證隧道灌漿加固效果。

2.7 漿砌片石施工

如果公路橋梁隧道工程項(xiàng)目中存在軟土區(qū)域，還應(yīng)利用漿砌片石進(jìn)行施工，保證加固效果。在施工作業(yè)中，工作人員要提前獲悉施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)參數(shù)，制定漿砌片石的施工方案與安全管控內(nèi)容，以保障施工順利進(jìn)行。待基坑部分施工完畢后，要先校準(zhǔn)關(guān)鍵的施工參數(shù)，通常而言坡度不能超過(guò)1∶1.75。為了防止受壓過(guò)度，還要重點(diǎn)檢驗(yàn)漿砌片石材料質(zhì)量，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。施工人員要根據(jù)公路橋梁隧道工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，嚴(yán)格按照漿砌片石施工作業(yè)流程開(kāi)展施工，保證軟土地基得到加固，夯實(shí)后續(xù)施工基礎(chǔ)。

2.8 封孔

當(dāng)孔洞的灌漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)數(shù)值，則可停止灌漿，而且最后一次灌漿壓力必須接近設(shè)計(jì)數(shù)值。倘若灌漿最大設(shè)計(jì)壓力便是隧道工程固結(jié)標(biāo)準(zhǔn)，則在容積小于1L/min 時(shí)開(kāi)始灌漿，并持續(xù)30min。灌漿完畢即用砂漿和水泥覆蓋孔洞。待所有孔洞灌漿完成后，將水灰比為0.5∶1 的濃漿灌入管道，剩余漿液置換進(jìn)孔內(nèi)。封堵灌漿壓力設(shè)定為最大灌漿壓力，時(shí)間超過(guò)1h。如果采用管道灌漿法，則灌漿完成后即將管道下放至孔洞底部，將水灰比為0.5∶1 的漿液泵送至管內(nèi)。

2.9 質(zhì)量檢測(cè)

為確保公路橋梁隧道工程灌漿加固施工質(zhì)量，一定要對(duì)施工過(guò)程與施工完畢后的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范與設(shè)計(jì)要求確定檢驗(yàn)內(nèi)容、方法、標(biāo)準(zhǔn)。一般采用聲波測(cè)試法或鉆孔壓水試驗(yàn)對(duì)隧道表面灌漿質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)結(jié)石強(qiáng)度、水泥結(jié)石率進(jìn)行目測(cè)，配合試驗(yàn)數(shù)據(jù)和施工記錄進(jìn)行分析。灌漿完畢后的3d 或8d 進(jìn)行鉆孔壓水試驗(yàn)，對(duì)灌漿后巖體填充情況進(jìn)行直觀檢測(cè)。通常在所有灌漿孔完工后，要等待其固結(jié)，時(shí)間不小于14d。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，公路橋梁隧道工程施工質(zhì)量會(huì)對(duì)后期運(yùn)行效果形成直接影響，與人們的通行安全密切相關(guān)。在公路橋梁隧道工程施工中，需要重視裂縫、砌石松動(dòng)、砌漿脫落等問(wèn)題，并積極尋求解決方案。應(yīng)用灌漿法加固技術(shù)進(jìn)行隧道加固，能提升公路橋梁隧道工程的施工質(zhì)量，提高其可靠性與安全性。因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)該技術(shù)的推廣與應(yīng)用，以促進(jìn)我國(guó)道路交通事業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。