灌漿法在公路橋梁隧道施工中的應用

曾望林 ZENG Wang-lin

（邵陽公路橋梁建設有限責任公司，邵陽 422000）

0 引言

裂縫問題是公路橋梁隧道施工中經(jīng)常出現(xiàn)，且影響較大的問題，輕則降低工程質(zhì)量，重則進而影響到交通安全。為了減少或者杜絕此問題的發(fā)生，可選擇有效的技術方法進行解決，比如說鋼板加固技術和灌漿法加固技術，二者之中，灌漿法加固技術優(yōu)勢明顯，可以提高工程的堅固程度，進而有效提高工程質(zhì)量。近年來，隨著生活條件越來越好，人們對出行安全和便捷的要求也越來越高，這就使得公路橋梁隧道工程需要更高的標準和要求。所以，要加強技術方法的研究和開發(fā)，而本文就隧道灌漿法進行了研究和探討。

1 基本原理

灌漿法有很多作用，其中最常見也是最重要的就是堵漏作用，可以避免發(fā)生滲透問題。比如橋梁隧道的堵洞截流等。還有比較重要的就是巖石的物理強度可以通過灌漿法來提高，從而起到加固的作用，也能夠更好的解決裂縫問題。灌漿加固法的主要原理是利用氣壓、液壓和電化學等三者之間的物理關系，讓能發(fā)生固化反應的漿液有效注入到孔隙或裂縫中，從而進一步改善介質(zhì)的物理力學性質(zhì)。其目的是進行孔洞封堵，流水堵截，從而降低滲透性，提升工程的抗?jié)B能力，增加混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性，進而提高整個工程的質(zhì)量以及安全級別。

2 灌漿法技術優(yōu)點

該技術優(yōu)點可以總結(jié)如下：①可以利用灌漿法充分填充裂縫，將工程跑漏的問題及時解決，用填充物將裂縫充分填充密實，將公路橋梁隧道整體性提高，優(yōu)化工程整體質(zhì)量。②灌漿法能夠?qū)B漏問題有效解決，可以在裂縫中灌注抗?jié)B性強的材料，在裂縫修補后，能夠?qū)⒐こ虧B透性大大降低，從而將公路橋梁隧道的整體抗?jié)B性能提高。③灌漿法實施。利用填充物充分結(jié)合工程相關構(gòu)件能夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)整體強度提升，可以充分達到加固的作用，將裂縫產(chǎn)生的不良影響降低。④通過使用灌漿加固技術能夠有效改善不均勻沉降引發(fā)的公路橋梁隧道傾斜問題。通過上述分析可知，當前灌漿法加固技術在公路橋梁隧道加固中發(fā)揮著重要作用，該技術應用價值較高，有助于將施工質(zhì)量和施工安全水平提升。

3 公路橋梁隧道施工中的常見問題

3.1 裂縫問題

公路橋梁隧道工程中會出現(xiàn)很多問題，其中最常見、最容易發(fā)生的就是裂縫問題，通常會出現(xiàn)在比較重要的位置，如橋墩、橋臺等。剛開始會比較小，但如果沒有及時發(fā)現(xiàn)和進行修補加固的話，會越來越大、越來越長，從而降低公路橋梁隧道的安全性，造成重大事故和損失，嚴重的會危及人們的生命安全。

3.2 砌漿脫落

開展公路橋梁隧道工程施工活動時，砌漿脫落也是容易出現(xiàn)的問題之一，其對墻面的穩(wěn)定性會產(chǎn)生比較大的影響，進而影響整個工程的施工質(zhì)量。所以，在進行施工時，要多注意這方面的問題，規(guī)范操作，有效加固，盡量避免此問題的發(fā)生。

3.3 砌石松動

公路橋梁隧道施工中，第三個常見問題是砌石松動的問題，而出現(xiàn)這種情況，是受隧道地質(zhì)、地層形變壓力以及松動壓力等因素影響的。如果橋梁隧道無法承受這么大的壓力，勢必會給橋梁質(zhì)量造成嚴重的影響和破壞。

4 灌漿技術在公路橋梁隧道中的應用

以某高速公路為例，其長約35.5km，橋隧比是27%，為雙向四車道形式，設計時速是80km，路基整體寬度為21.5m。對該公路工程中的隧道進行施工時，應用了灌漿加固法（其中壓力灌漿施工如圖1 所示）。而要想使項目順利進行，工作人員需要先確定施工工藝流程（如圖2 所示），這是提高施工速度和質(zhì)量的關鍵。

圖1 壓力灌漿施工圖

圖2 灌漿法施工工藝流程示意圖

4.1 做好施工準備工作

在公路橋梁隧道施工中應用灌漿法加固技術時，需要在前期做好兩方面的工作：第一，開工前進行灌漿試驗，確保灌漿法操作的可行性和科學性。最好從加固技術的原理出發(fā)，然后結(jié)合工程的實際情況選擇合適的試驗方法，以增加數(shù)據(jù)的真實性和準確度，例如灌漿距、以及擴散半徑等，能夠為完善和優(yōu)化施工方案提供有效的依據(jù)和參考。同時，在試驗過程中要控制漿液的配比情況，保證水泥、黏土以及砂子的混合質(zhì)量，還要明確高分子化學溶液的加入量。根據(jù)實際需求，可選擇性價比高的水泥灰（水泥與煤灰為4:1 的配比），水泥最好選擇C32 等級的硅鹽酸水泥類型，能進一步提高灌漿材料的質(zhì)量。第二，對應用中所使用的設備和材料進行合理的選擇和精確的調(diào)試，使其更好的發(fā)揮出應有的性能。施工人員方面，要注重專業(yè)和素質(zhì)的培養(yǎng)，維護好灌漿施工現(xiàn)場秩序，規(guī)范開展測量工作，使各個施工工序井然有條，為正式施工打好基礎。

4.2 明確施工標準

為了有效解決裂縫、砌漿脫落和砌石松動等問題，應當制定出科學、合理、明確的灌漿標準，使灌漿加固技術發(fā)揮出真實有效的應用效果。在具體實施過程中，工作人員要了解壓力情況，并事先進行抗壓能力試驗，以防止無法預料的突發(fā)情況出現(xiàn)，根據(jù)實際情況及時調(diào)整灌漿壓力（正常應該控制在0.3～0.5MPa）。與此同時，施工人員要根據(jù)公路橋梁隧道的破損情況，精確控制灌漿用量，從而保證施工能按照原計劃，甚至更高的效率完工。而在灌漿修復工作開始前，需準備好所需配料的類別和用量，以保證灌漿加固技術的正常開展，且在開展過程中需要注意承載力要符合對應的標準和要求，正常來說，淤泥地段的地基承載力不能低于90KPa，如果是復合地基地段，則不能低于135kPa，同時，施工人員還要控制好灌漿口的深度，根據(jù)經(jīng)驗判斷，控制在3.5～5.5m 即可。

4.3 開展打孔工作

現(xiàn)場選用半徑40mm 的鉆頭鉆孔時，必須保證鉆頭與孔表面保持垂直狀態(tài)。鉆孔過程中如有粉狀土，應設置導管，并合理保護導管壁。同時，還要防止灌漿孔堵塞，防止粉狀物質(zhì)進入孔內(nèi)，保證后續(xù)施工工作的正常開展，保證鉆孔作業(yè)的順利進行。需要注意的是，本工程錨墊板上的灌漿孔應采用直徑相同的管塞封堵，錨墊板與模板之間應設置橡膠，喇叭口與波紋管連接處也應用塑料布包裹，防止漏漿和堵孔。如果孔徑過大，應密封以防止泥漿泄漏，波紋管應穿過錨墊。錨墊灌漿孔應向上安裝或采取措施保證灌漿孔的平整度。

4.4 合理進行預應力鋼絞線的安裝

在對鋼絞線進行穿束處理之前，應該使用高壓泵進行孔道的清洗處理，去除其中的污染物質(zhì)。在鋼絞線進入現(xiàn)場之后應該先檢查外觀質(zhì)量，一旦發(fā)現(xiàn)有銹蝕現(xiàn)象或者是存在潤滑劑、污染物等，就要及時性的清除，銹蝕嚴重的或者是存在裂紋的鋼絞線，則必須要剔除。在灌漿之前還需要對鋼絞線進行物理力學的實驗處理，如若不能符合標準，就要進行雙倍數(shù)量樣本的再次實驗，如果還是不能滿足標準，則整個批次的鋼絞線都不可以使用。下料的環(huán)節(jié)中應該做好切割工作，采用切割機時，不可以利用電弧切割方式，切割之后穿束的位置應該利用黑膠布進行包裹處理，短束用人工穿束，在穿束長度超過一定長度，人工穿束無法進行時，可采用卷揚機穿束。還需注意的是，在開展穿束工作之前，應該進行錨墊板部分、灌漿螺孔部分的清理工作，然后再進行灌漿處理，在灌漿混凝土結(jié)構(gòu)達到一定強度之后開展穿束工作。這樣在科學進行灌漿處理的情況下，能夠預防預應力鋼絞線的安裝質(zhì)量受到影響，同時還能維護結(jié)構(gòu)的性能，保證灌漿工藝技術能夠高效化、高質(zhì)量的使用，從根本上維護結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

4.5 確定漿液灌注參數(shù)

4.5.1 灌漿壓力

在灌漿施工環(huán)節(jié)，灌注壓力對于工程質(zhì)量的影響最為直接，過大或者過小都會導致工程質(zhì)量存在問題。如果灌漿壓力過大，會對原路基結(jié)構(gòu)進行破壞，導致路面頂起，漿液會沿著路基薄弱的部位直接沖出路基，影響工程結(jié)構(gòu)性能；如果壓力過小，則會使?jié){液無法流動到規(guī)定范圍內(nèi)，擴散性比較差，不能保證孔隙處理效果，一些沒有漿液的區(qū)域結(jié)構(gòu)強度不足，灌漿施工效果比較差。因此，在灌漿施工階段應做好灌漿壓力的全面控制，在工程正式施工前進行試驗灌注作業(yè)，確定灌漿壓力為1.0～1.2MPa。正式灌注施工時，要結(jié)合現(xiàn)場的情況做好調(diào)整和控制，逐步灌入漿液材料，保證壓力達到標準要求，進而保障灌漿施工質(zhì)量合格。

4.5.2 漿液配比

該工程項目應用的水泥材料為42.5 普通硅酸鹽水泥，經(jīng)過技術人員確定配合比為水泥∶水∶水玻璃=1∶1∶0.025，漿液制作環(huán)節(jié)嚴格執(zhí)行上述配比參數(shù)。

4.5.3 灌漿孔的直徑與深度

灌漿孔的直徑尺寸為50mm，孔深度為6.0m，一般而言，應嚴格控制鉆桿的深度，以達到灌漿孔深度的要求。

4.5.4 輸漿速度

漿液在管道內(nèi)輸送的壓力控制在1.4～2.0m/s。

4.5.5 膠凝時間

漿液的膠凝時間應當不超過1min。

4.6 合理應用壓漿工藝

對于整體的預留孔道、兩端區(qū)域，都需要做好密封處理工作，將真空度控制在-0.1MPA，不可以過高，也不能夠過小。在真空度為-0.07MPA 左右的時候，就要將灌漿泵設備啟動，打開閥門開始開展灌漿工作，在漿液經(jīng)過空氣過濾器設備的時候，對真空泵與抽氣閥門進行關閉，開啟排氣閥門，了解排氣管中的出漿狀況，在漿液的黏稠度和初始漿液黏稠度相同的時候關閉排氣閥門，繼續(xù)灌漿三分鐘，使得管道之內(nèi)存在一定壓力，之后關閉灌漿閥門。施工操作的過程中，應注意選擇強度較高的橡膠管材料，將其抗壓性能控制為1MPA 以上，并且在錨頭密封一天一夜之后才能進行灌漿，同時需要著重控制材料配合比，將偏差控制在2% 之內(nèi)。還需要在漿液流動性沒有降低的時候也就是配置漿液之后的半個小時之內(nèi)完成工作，以免出現(xiàn)漿液的質(zhì)量問題。而且具體的壓漿工作中需要注意的是，對于水泥材料來講，應該選擇使用硅酸鹽水泥，強度等級在P.O.42.5 以上，并且強度符合設計標準，泌水率應該控制在3% 之內(nèi)，攪拌之后三個小時的泌水率為2%以內(nèi)，24小時之內(nèi)可以全部被漿吸回。并且在水泥漿液中所添加的膨脹劑，需要確保自由膨脹率在0.06%之內(nèi)，收縮率控制為2%之內(nèi)，水灰比為0.4 以內(nèi)，在添加減水劑之后控制在0.35 左右。具體的真空壓漿過程中，應該結(jié)合后張法預應力混凝土的實際情況，在灌漿操作之前，消除氣泡，對于混在漿液中的氣泡也要進行消除處理，以免對灌漿的效果造成影響。灰漿攪和后的流動度一般為12～18s，采用流錐儀測定流動度；水灰比一般控制在0.3～0.4 之間；初凝時間為3h；7 天強度＞40MPa，28 天強度＞60MPa～70MPa。

4.7 開展灌漿施工技術

在開展灌漿施工作業(yè)時，要按照相應的標準和規(guī)范進行操作，可以按以下步驟進行：第一，鏈接灌漿管；第二，確認灌漿管鏈接緊密再進行壓水試驗，以確保施工的密封性和流暢性，保證漿液能夠順利流通；第三，進行漿液攪拌（按照滲入水、水泥、煤灰等的最佳比例來準備），攪拌時要均勻，以更好的確保漿液的制備質(zhì)量；第四，在正式灌漿操作時，施工人員必須按照從上到下的順序，把漿液緩慢注入鉆孔中，待注滿后，等待30min，以確保漿液已經(jīng)完全凝固。同時，為了防止串漿情況的發(fā)生，可以分批次進行灌注，且遵循先疏后密的原則。還有一點值得注意的是，操作人員不可忽視漿液向上擴散容易，向下擴散難的灌注規(guī)律，在施工時，要先灌注隧道頂部布設的灌漿孔，接著是側(cè)邊灌漿孔，最后才是底板，這樣操作下來，可以提高灌漿加固的效用，而灌漿速度可以視情況而定，控制在30～80L/min 即可。

4.8 封堵灌漿口

為了施工質(zhì)量能夠得到有效保證，在對公路橋梁隧道工程進行灌漿加固技術時，要嚴格按照施工規(guī)范和要求，在灌漿壓力達到所設計的終壓數(shù)值后，繼續(xù)灌注10min，當進漿量低于20L/min 時，方可結(jié)束注漿操作，且要做好灌漿口的封堵作業(yè)。在具體操作過程中，需要注意以下三點：第一，施工人員要根據(jù)骨結(jié)面的情況事先對鉆孔進行全方位的檢查，及時發(fā)現(xiàn)灌漿空白區(qū)，并盡快啟動補救措施；第二，做好灌漿量和壓力等施工數(shù)據(jù)的記錄，并詳細檢查核對，從而能更好的判斷實際灌漿效果；第三，隨機抽取總數(shù)二十分之一的灌漿孔（如果是地質(zhì)條件差、有嚴重冒漿以及耗灰量較大的孔位則最好），進行壓水試驗，若吸水率持續(xù)30min 內(nèi)均低于規(guī)定值，就可以確定施工是滿足要求的，若高于規(guī)定值，則要開展補壓作業(yè)，做好控制工作。

4.9 檢測驗收

在檢測驗收階段，首先要對橋梁端產(chǎn)生的所有問題和因素進行分析歸納，比如量體的結(jié)構(gòu)問題、施工的負荷問題、掛籃結(jié)構(gòu)的變形問題以及氣溫的影響等。其次，在橋梁端完工后，要設置水準點（頂橫處向兩側(cè)的位置），且不能是單一的，要在不同的段分段設置。同時結(jié)合模板面以及其他因素，來更好的保證橋梁工程的整體質(zhì)量和安全性。灌漿施工全部結(jié)束后，進行物探檢驗，對比前后物探的結(jié)果，并且使用鉆孔取芯檢測方法，判斷灌注施工的效果。

5 結(jié)束語

社會經(jīng)濟的發(fā)展以及國民的日常出行有賴于公路橋梁隧道，可以說，公路橋梁隧道的質(zhì)量安全直接對人們的生命財產(chǎn)安全產(chǎn)生影響，為此，應當提升橋梁注漿質(zhì)量，提高施工技術水平。近些年我國已經(jīng)廣泛地應用灌漿加固技術，取得了十分明顯的效果，尤其是在公路橋梁隧道裂縫修補加固過程中，廣泛地應用該技術。但是需要注意的是，應當嚴格按照規(guī)定的要求做好施工質(zhì)量、效率的控制，保證施工作業(yè)的可靠性和安全性，將公路橋梁隧道的整體性能全面提升，延長工程的使用壽命。