鐵路橋梁隧道工程中灌漿技術(shù)的應(yīng)用研究

李奎雙

（廣東廣汕鐵路有限責(zé)任公司，廣州 510000）

1 引言

目前，在鐵路橋梁隧道施工當(dāng)中，灌漿技術(shù)已相對成熟，在鐵路橋梁隧道等施工中得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)工程中出現(xiàn)裂縫等問題時(shí)，可采用灌漿技術(shù)對裂縫進(jìn)行修補(bǔ)[1]。根據(jù)工程的實(shí)際需求，可以采用氣壓或液壓的方式將漿液壓入裂縫中，從而修補(bǔ)裂縫。由于灌漿技術(shù)的材料結(jié)合力良好、強(qiáng)度較高且施工方式較為經(jīng)濟(jì)，在鐵路橋梁隧道施工中得到了廣泛的應(yīng)用[2]。本文對灌漿技術(shù)的原理及優(yōu)勢進(jìn)行分析，結(jié)合施工中常出現(xiàn)的問題，對其在鐵路橋梁隧道施工的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行探討。

2 灌漿技術(shù)概述

2.1 灌漿技術(shù)原理

灌漿技術(shù)是將水泥、砂、黏土、水和特殊添加劑按照相應(yīng)的比例混合成為灌注砂漿，然后通過鉆孔、管道安裝、灌漿、封堵的流程，將水泥漿液通過高壓注入裂縫中，待其凝固轉(zhuǎn)化成漿柱體后，便與工程基體緊密結(jié)合，從而夯實(shí)地基。在路橋隧道施工中，注漿可分為高壓注漿和低壓注漿兩種形式。常用的方法是高壓灌漿[3]。

2.2 灌漿技術(shù)優(yōu)勢

灌漿技術(shù)的主要優(yōu)勢表現(xiàn)在：

1）利用水泥砂漿填充縫隙可以有效避免工程出現(xiàn)裂紋擴(kuò)大、滲透等風(fēng)險(xiǎn)。灌漿技術(shù)可以提高工程的整體密實(shí)性，使工程具有較強(qiáng)的防滲能力。

2）灌漿技術(shù)所使用的水泥砂漿要比工程本體強(qiáng)度更高，水泥砂漿在凝固后，可以有效提高工程整體的強(qiáng)度，對整體結(jié)構(gòu)起到加固作用。

3）采用灌漿技術(shù)可以在一定程度上恢復(fù)隧道因不均勻沉降引起的形變。

由此可以看出，灌漿技術(shù)經(jīng)過不斷應(yīng)用與發(fā)展，技術(shù)已較為成熟完善，可以便捷、有效地提高工程的安全性，對鐵路橋隧道施工具有不可或缺的意義[4]。

3 鐵路橋梁、隧道施工中灌漿技術(shù)的應(yīng)用

3.1 鐵路橋梁施工中的應(yīng)用

灌漿環(huán)節(jié)，應(yīng)根據(jù)橋梁的實(shí)際情況制訂合理的灌漿方案，并做好灌漿前的各項(xiàng)工作。在進(jìn)行灌漿工作之前，應(yīng)做好基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作。例如，在灌漿前，有必要對灌漿設(shè)備進(jìn)行基本檢測，并定期對灌漿機(jī)械設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)，以確保設(shè)備在使用過程中不會(huì)出現(xiàn)故障。在灌漿施工前做好測定試驗(yàn)，確定灌漿的距離與漿液擴(kuò)散的半徑。在確定了這些基本因素后，應(yīng)根據(jù)灌漿的實(shí)際情況調(diào)整灌漿配比，選擇最合適的灌漿配比[5]。

大多數(shù)鐵路、橋梁在使用一段時(shí)間后，都會(huì)受到嚴(yán)重的環(huán)境侵蝕、交通荷載等因素的影響，容易產(chǎn)生裂縫等問題。這些問題一旦出現(xiàn)而沒有及時(shí)處理，勢必會(huì)大幅縮短鐵路橋梁的使用壽命，甚至?xí)谄浠w產(chǎn)生較大、明顯的裂縫，增加橋梁、鐵路損毀的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在鐵路橋梁保養(yǎng)維護(hù)工作中，在出現(xiàn)缺口事故后，應(yīng)及時(shí)做好缺口的填補(bǔ)工作。裂紋問題出現(xiàn)后，需要在最短的時(shí)間內(nèi)，對裂紋問題進(jìn)行修復(fù)。要對裂縫進(jìn)行標(biāo)識，同時(shí)對裂縫的產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，然后結(jié)合不同的裂縫原因，選擇合適的灌漿工藝和灌漿材料，并對整個(gè)問題、原因及補(bǔ)救措施進(jìn)行詳細(xì)的記錄[6]。

3.2 鐵路隧道施工中的應(yīng)用

鐵路隧道施工工程是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工程，有許多外部和內(nèi)部的干擾因素，如丘陵、盆地、溶洞、嶺谷等復(fù)雜地貌。在隧道施工項(xiàng)目中采用灌漿加固技術(shù)，可有效幫助其解決裂縫、松動(dòng)等問題，提高工程的整體質(zhì)量，有效地填補(bǔ)洞口，堵塞水流，從而提高隧道結(jié)構(gòu)的整體防滲性能，增強(qiáng)隧道的整體強(qiáng)度[7]。

在鐵路隧道施工中，出現(xiàn)裂紋問題后，為了有效開展灌漿施工內(nèi)容，必須首先診斷隧道內(nèi)存在的裂縫部位，根據(jù)各個(gè)基本因素判斷裂縫問題的成因，然后再通過標(biāo)準(zhǔn)化灌漿技術(shù)，明確可能存在的問題，以從根本上有效解決現(xiàn)場裂縫問題。

在灌漿技術(shù)工作中，應(yīng)根據(jù)基礎(chǔ)材料和問題實(shí)際情況制訂合理的灌漿方案。但在實(shí)際施工過程中，為了降低鉆孔灌漿裂縫的發(fā)生率和鉆孔灌漿的難度，在鉆孔成孔后，應(yīng)嚴(yán)格布置灌漿管，并根據(jù)具體標(biāo)準(zhǔn)和要求通過專用管提高灌漿水平，以保證最終的施工效果。由于灌漿固化需要一定的時(shí)間，這也意味著灌漿內(nèi)柱的總承載力必然會(huì)不斷提高，因此，在這一過程中應(yīng)合理控制灌漿配比，不斷優(yōu)化配合比。其次，為了解決隧道的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)問題，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行加固工作，以避免隧道地表沉陷。如果隧道帷幕位置存在裂縫，在進(jìn)行防滲灌漿前必須先進(jìn)行帷幕灌漿。因此，在鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)施工過程中，往往需要提前設(shè)計(jì)，預(yù)留孔洞，以便于后續(xù)灌漿工程的開展。根據(jù)工程的具體情況，制訂科學(xué)、合理的施工方案，有效地控制工程參數(shù)。最后，在隧道施工中，應(yīng)注重灌漿管理，以預(yù)防為主，做好鐵路隧道的維修保養(yǎng)，最終使灌漿技術(shù)發(fā)揮其作用[8]。

4 灌漿技術(shù)的施工注意事項(xiàng)

在鐵路橋梁隧道施工過程中，質(zhì)量問題嚴(yán)重影響著整個(gè)工程的安全性與經(jīng)濟(jì)性，嚴(yán)重者甚至需要重新返工。根據(jù)以往的施工現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)與總結(jié)分析，施工工藝需要非常系統(tǒng)的操作和施工方案。所有的工人都必須嚴(yán)格按照計(jì)劃進(jìn)行施工。其中各流程注意事項(xiàng)如下。

4.1 鉆孔注意事項(xiàng)

1）鉆孔前需確定充分考量隧道施工現(xiàn)場情況，科學(xué)挑選相符合的灌漿技術(shù)，結(jié)合不同灌漿技術(shù)產(chǎn)生的優(yōu)勢和流程，確定鉆孔模式。

2）在鉆孔前，需對鉆孔器械與設(shè)備進(jìn)行檢查、保養(yǎng)，以提高隧道施工現(xiàn)場的鉆孔效率與安全性，從而縮短鐵路橋梁隧道的整體施工周期。

3）打孔時(shí)要求鉆孔與鉆孔面的保持垂直，誤差范圍控制在±1%以內(nèi)。

4）當(dāng)打孔中遇到有水流涌出時(shí)，打孔人員需立即停止作業(yè)，并通過加壓、灌漿等方式，堵住涌水孔。

4.2 管道安裝注意事項(xiàng)

在特殊環(huán)境施工時(shí)，為了避免普通灌漿管道在使用中產(chǎn)生外壁裂縫，影響整個(gè)工程的安全性與實(shí)用性，可以為灌漿管外部包裹上一層軟膠質(zhì)保護(hù)套，使灌漿管在軟膠套的保護(hù)下，不易流入泥沙，起到雙層防護(hù)的作用。

4.3 攪拌注意事項(xiàng)

1）檢查材料配比：一定要嚴(yán)格按照灌漿技術(shù)要求配比材料進(jìn)行攪拌。

2）攪拌要求：在攪拌時(shí)，需保持勻速、朝一個(gè)方向進(jìn)行攪拌，不宜過快，也不可隨意改變攪拌的方向。在攪拌超過30 s后，可根據(jù)攪拌情況，適當(dāng)調(diào)整攪拌的速度。

3）砂漿完成攪拌后，應(yīng)盡量在2 h 內(nèi)使用完畢，以免長時(shí)間使用后出現(xiàn)結(jié)塊或變質(zhì)等問題，影響灌漿施工質(zhì)量[9]。

4.4 灌漿注意事項(xiàng)

1）灌漿前，應(yīng)對灌漿使用的設(shè)備、管路、灌漿孔的狀態(tài)進(jìn)行安全檢查，避免其在灌漿施工時(shí)出現(xiàn)故障，對人員與財(cái)產(chǎn)產(chǎn)生損害。并清理好施工現(xiàn)場，避免出現(xiàn)的雜物進(jìn)入灌漿孔影響漿柱的結(jié)合度。

2）按照要求做好注水試驗(yàn)工作。灌漿操作人員必須要佩戴好相應(yīng)的防護(hù)用具，若發(fā)現(xiàn)灌漿壓力異常時(shí)，要及時(shí)遠(yuǎn)離灌漿口，避免灌漿管道爆裂傷人。

3）對現(xiàn)場灌漿操作人員做好培訓(xùn)、監(jiān)督工作，確保其嚴(yán)格按照灌漿操作規(guī)程施工，避免其因個(gè)人意愿，出現(xiàn)違規(guī)操作的情況。

4）灌漿時(shí)，要求按由下到上的順序進(jìn)行，先從低位的灌漿孔灌注，使氣體從高處孔排出。待到高位灌注孔溢出漿液之后，再將低位灌注孔封堵，從高位孔向下反復(fù)灌漿，直到高位孔灌滿為止。

5）注漿壓力設(shè)定需根據(jù)襯砌界溝的厚度決定，還需要考慮內(nèi)部鋼筋的布置情況。

6）灌漿時(shí)，確保連續(xù)性，直至灌漿結(jié)束。如果灌漿中斷，應(yīng)立即清孔并重新灌漿。

7）通常灌漿壓力不超過1.2 MPa，地表等部位出現(xiàn)冒漿時(shí)，需立即采取灌漿防護(hù)措施，間歇灌漿可以降低壓力。灌漿后應(yīng)對地基承載力進(jìn)行檢測。灌漿后地基承載力可達(dá)300 kPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過130 kPa 的標(biāo)準(zhǔn)。如果灌漿壓力突然增加，可以用水、水泥砂漿代替，使灌漿壓力得以恢復(fù)，然后灌漿，如果灌漿壓力沒有恢復(fù)到正常標(biāo)準(zhǔn)，需要停止灌漿，并檢查灌漿管是否堵塞；如果灌漿壓力很高，在灌漿過程中長時(shí)間保持不變，需要立即改變灌漿配比和灌漿濃度，縮短凝膠時(shí)間，應(yīng)根據(jù)凝膠時(shí)間嚴(yán)格控制灌漿停留時(shí)間。

8）當(dāng)灌漿壓力達(dá)標(biāo)后，以10 L/min 左右的流速保持灌漿10 min，最大灌漿量不得超過20 L/min[10]。

4.5 灌漿孔封堵注意事項(xiàng)

1）灌漿孔封堵過程中，操作人員需確定裂縫處或者孔洞中的漿液是否已經(jīng)壓實(shí)，然后才可以進(jìn)封堵處理，并將封口修理平整，做好保護(hù)工作。

2）當(dāng)漿液凝固后需立即對灌漿孔進(jìn)行封堵，確保其灌漿孔的密封性。

3）在封孔作業(yè)完成1 h以后，觀察灌漿孔封堵狀況。在檢查過程中，一旦發(fā)現(xiàn)孔洞內(nèi)部的漿液液面出現(xiàn)下降情況，在充分考慮隧道施工的基礎(chǔ)上，采取相應(yīng)的灌漿補(bǔ)漿措施，使灌漿孔內(nèi)漿液達(dá)到頂面[11]。

5 結(jié)語

綜上所述，在鐵路橋梁隧道施工中灌漿加固技術(shù)雖已較為成熟，但由于其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格性與施工的危險(xiǎn)性，在實(shí)際施工中仍會(huì)出現(xiàn)較多問題與事故，因此，也要求工作人員操作時(shí)具備較高的專業(yè)水準(zhǔn)。只有科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)剡\(yùn)用灌漿技術(shù)，才能更好地提升鐵路橋梁隧道的強(qiáng)度，延長其使用壽命，減少施工成本的投入，保證交通道路的安全，有效地提高鐵路橋梁隧道工程的整體質(zhì)量。