公路橋梁和隧道施工中注漿技術(shù)的應(yīng)用研究

姜光輝

（中建路橋集團(tuán)有限公司，石家莊050001）

1 引言

公路橋梁和隧道工程是城際交通運(yùn)輸?shù)闹匾d體， 在公路工程向大跨度、高荷載方向發(fā)展的現(xiàn)實背景下，預(yù)應(yīng)力連續(xù)結(jié)構(gòu)以其良好的抗扭剛度與力學(xué)性能成為公路橋梁和隧道工程中常見的一種結(jié)構(gòu)， 用于提高公路橋梁和隧道工程的穩(wěn)固性、耐用性、安全性與舒適性。 注漿技術(shù)是預(yù)應(yīng)力連續(xù)結(jié)構(gòu)施工中的關(guān)鍵技術(shù)，尤其是在地形起伏度較大的山區(qū)，利用注漿技術(shù)實現(xiàn)公路橋梁和隧道工程中樁體與加固體的緊密連接與壓實填充， 可以提高公路橋梁和隧道工程的圍巖結(jié)構(gòu)防水性與工程整體力學(xué)性能。 因此，對公路橋梁和隧道施工中的注漿技術(shù)應(yīng)用步驟與應(yīng)用注意事項進(jìn)行研究， 對于提高注漿技術(shù)的施工質(zhì)量，保證公路橋梁和隧道工程的穩(wěn)固性、安全性與耐用性具有重要意義。

2 注漿技術(shù)

2.1 基本原理

注漿技術(shù)是利用物理氣壓或者液壓等方式將漿液注入巖土體縫隙中， 緊密連接與填充巖土體縫隙使其形成穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的一種技術(shù)。 其所使用的漿液具有固結(jié)巖土體的作用，在物理氣壓或液壓的噴射作用下，漿液快速注入縫隙中，將動能轉(zhuǎn)化為固結(jié)巖土體的動力， 以較大的動能擠壓巖土體縫隙中的細(xì)碎顆粒形成固結(jié)的整體。 在連續(xù)性與集中性的漿液高能量注射下，巖土體中原本破碎的微小細(xì)粒得以凝結(jié)，產(chǎn)生實質(zhì)性的固結(jié)作用，有效改善了原本破碎巖土體的結(jié)構(gòu)整體性、穩(wěn)定性以及抗?jié)B性能。

2.2 類型特點

注漿技術(shù)根據(jù)地質(zhì)條件、注漿方式、作用機(jī)理等差異可分為壓密注漿、滲透注漿、靜壓注漿等，其中，壓密注漿與滲透注漿在公路橋梁和隧道施工中較為常見。 滲透注漿法主要用于砂性土層地基的公路橋梁和隧道工程的地基加固， 其通過滲透作用將漿液注入工程地基巖土體縫隙中， 通過漿液滲透有效擠壓與排出巖土體中的氣體與水分，并有效凝結(jié)巖土體，提高工程軟土地基的強(qiáng)度與抗?jié)B能力[1]。壓密注漿法主要用于非軟土地基加固，首先，對地基進(jìn)行鉆孔，將漿液沿著鉆孔注入地基巖土體中，漿液在壓力作用下經(jīng)鉆孔擴(kuò)散、滲透至地基其他區(qū)域，促使地基內(nèi)破碎巖土體固結(jié)形成一個整體，提高地基巖土體的密實性與力學(xué)性能。 相較于滲透注漿法而言，壓密注漿法不適用于飽和水含量足的軟土地基加固中。

2.3 應(yīng)用優(yōu)勢

將注漿技術(shù)應(yīng)用到公路橋梁和隧道工程中， 可以通過力學(xué)灌注或滲透灌注將漿液填充、擠壓到巖土體、樁體縫隙、鉆孔中， 通過漿液的凝結(jié)固化提高公路橋梁和隧道工程巖土體或樁體的強(qiáng)度、固結(jié)性與穩(wěn)固性，從而提高公路橋梁和隧道工程的結(jié)構(gòu)承載力。 注漿技術(shù)本身具有操作簡單、施工成本低、施工限制少、對主體工程影響小等優(yōu)點，其僅僅通過對縫隙或鉆孔注漿與滲透即可有效固化和凝結(jié)巖土體內(nèi)破碎細(xì)粒與主體形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的整體，不會影響工程外在形象。 同時，注漿技術(shù)在施工過程中不會產(chǎn)生大量的粉塵污染與噪聲污染，有效規(guī)避了施工過程對環(huán)境帶來的破壞； 注漿技術(shù)需要的施工作業(yè)面較小，不會影響既有工程項目的正常通行。 通過對公路橋梁和隧道工程地基或樁體內(nèi)縫隙的填充與固結(jié)， 可以切實提高工程地基或樁體的穩(wěn)固性與安全性。

3 公路橋梁和隧道施工中注漿技術(shù)的應(yīng)用

3.1 施工前準(zhǔn)備工作

注漿技術(shù)操作簡單，但在具體施工之前，需要對公路橋梁和隧道施工現(xiàn)場進(jìn)行詳細(xì)勘測，并做好各項前期準(zhǔn)備工作。 首先，需對施工現(xiàn)場進(jìn)行地質(zhì)勘察，全面勘測現(xiàn)場的巖土體性質(zhì)與地下水情況等， 根據(jù)巖土工程勘察結(jié)果優(yōu)選適宜的注漿方法。 例如，若地基土質(zhì)為砂性土壤，需選用滲透注漿法；若地基土質(zhì)硬度較高，可選用劈裂注漿法；若地基土質(zhì)硬度較低，可選用壓密注漿法等。 注漿技術(shù)方法確定后，需進(jìn)一步梳理注漿法實施流程，配備相應(yīng)的注漿工具，并在現(xiàn)場進(jìn)行注漿試驗，科學(xué)論證注漿技術(shù)的可行性與實用性。 此外，注漿技術(shù)應(yīng)用之前，需對漿液構(gòu)成比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，根據(jù)漿液析水率與流動性等參數(shù)標(biāo)注要求，合理控制水、水泥、粉煤灰的占比，并通過注漿試驗對漿液各構(gòu)成原料的占比進(jìn)行反復(fù)調(diào)試與試驗， 確定合理的漿液原料占比，提高注漿技術(shù)應(yīng)用效果。 注漿半徑也是注漿操作開展中的一個重要參數(shù)， 施工人員需根據(jù)公路橋梁和隧道工程現(xiàn)場的巖土體地質(zhì)構(gòu)造情況、 設(shè)計壓力等測算出注漿技術(shù)應(yīng)用的注漿半徑， 注漿半徑同樣需要利用注漿試驗進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化。

3.2 施工工藝流程

以壓密注漿法為例，其實施流程為：首先，對地基進(jìn)行鉆孔作業(yè)，然后，利用注漿管線與泵送設(shè)備將漿液注入鉆孔內(nèi)，在泵送漿液之前，需對注漿管線進(jìn)行清理，以免管線內(nèi)的雜質(zhì)影響漿液泵送效率， 有效規(guī)避漿液在泵送過程中堵塞在管線內(nèi)的情況[2]。 泵送漿液過程中，需仔細(xì)觀察鉆孔口是否有氣泡溢出，若有，表明鉆孔注漿出現(xiàn)溢漿，可停止注漿，并清洗注漿管線與泵送設(shè)備，以免漿液凝結(jié)在注漿管線內(nèi)，影響下一個地基或樁體縫隙注漿效果。

3.3 鉆孔和孔口管安裝施工

鉆孔和孔口管安裝是公路橋梁和隧道工程注漿技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，鉆孔的深度、孔口管外露長度以及角度等均會影響漿液泵送的順暢性。 施工人員在鉆孔之前，需做好現(xiàn)場測量放樣工作，可利用皮尺等工具對鉆孔位置進(jìn)行放樣確定。 施工人員在鉆孔時， 需結(jié)合現(xiàn)場勘查情況分析地基巖土體或樁體的裂縫情況，合理布設(shè)鉆孔位置。 鉆孔位置應(yīng)充分避開排水管與錨桿等支撐設(shè)計。 鉆孔之間的間距應(yīng)控制在30 cm 以上，鉆孔孔洞的口徑應(yīng)控制在1.2 mm 以內(nèi)，以免鉆孔距離過近或孔洞直徑過大而影響注漿技術(shù)應(yīng)用效果。 利用鉆孔機(jī)對相應(yīng)位置進(jìn)行鉆孔作業(yè)后，將一定直徑的孔口管放置在鉆孔內(nèi)，并外露一定長度，以便連接注漿管線與泵送設(shè)備。 同時，要充分填充孔口管壁與鉆孔孔口之間的縫隙， 以免漿液自縫隙滲漏至巖土體中，影響注漿效果。 孔口管的角度可根據(jù)注漿管線與泵送設(shè)備的情況進(jìn)行優(yōu)化并固定， 以免注漿過程中孔口管位置出現(xiàn)偏移，影響注漿順暢性。 在孔口管處理方法上，可根據(jù)注漿技術(shù)應(yīng)用地段的地下水位情況進(jìn)行優(yōu)化處理，例如，在涌水地段，可選用固管混合料作為注漿原料；在無水地段，可直接利用硬性早強(qiáng)砂漿作為漿液原料。

3.4 科學(xué)開展注漿操作

注漿操作， 即利用泵送設(shè)備將漿液經(jīng)注漿管線與孔口管注入地基巖土體鉆孔內(nèi)，此操作過程中需關(guān)注多個參數(shù)，如泵送設(shè)備抽送并注入的漿液量、泵送設(shè)備產(chǎn)生的泵送壓力、鉆孔深度等。 在實際采用注漿技術(shù)對公路橋梁和隧道工程的地基或樁體加固時，需結(jié)合現(xiàn)場勘測情況確定漿液類型、漿液用量以及泵送壓力等參數(shù)。合理控制泵送設(shè)備的注漿壓力在0.5 MPa以下，以免泵送所產(chǎn)生的注漿壓力過大破壞巖土體結(jié)構(gòu)，也要避免注漿壓力過小而影響漿液注入鉆孔或縫隙的力度與速度，進(jìn)而削弱注漿技術(shù)應(yīng)用的效果，不利于漿液凝結(jié)與巖土體固化。 在注漿技術(shù)應(yīng)用過程中，應(yīng)通過標(biāo)準(zhǔn)測定動態(tài)監(jiān)測注漿飽和程度， 如通過觀察孔洞口氣泡溢出情況可以判定漿液已填充擠壓到位，此時可停止繼續(xù)泵送漿液。

以某公路橋梁和隧道工程注漿技術(shù)應(yīng)用為例， 施工人員采用潛孔錘在公路橋梁和隧道工程的填筑體上進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè)， 鉆孔后向孔內(nèi)插入孔口管， 填充孔口管與孔口之間的間隙，保證孔口管在注漿過程中不會出現(xiàn)偏移。 按照由上而下的順序，利用壓漿泵連續(xù)將漿液灌入注漿射管中，盡量避免出現(xiàn)中間停滯。 同時，為防止水泥漿發(fā)生外流，事先灌注兩排鉆孔，以期使其發(fā)揮帷幕作用。 結(jié)合填注操作，將相鄰孔注漿的時間控制在3 h 以上，以免出現(xiàn)孔間竄漿。其中，灌注漿體的水灰比為0.4，水泥量為65 kg/m3，注漿壓力為0.1～0.3 MPa。但若此時漿液并未下沉，則需要中止注漿，將其壓力增加至0.6 MPa，待確定10～15 mim 內(nèi)，漿液無下沉后可停止中止注漿，同時加強(qiáng)注漿過程監(jiān)督。

3.5 封堵注漿口

注漿技術(shù)的應(yīng)用效果需動態(tài)監(jiān)測， 以便及時采取措施對注漿不到位之處加以補(bǔ)救。 在實際注漿技術(shù)應(yīng)用時，可通過漿液的固結(jié)面情況判斷鉆孔內(nèi)漿液填充擠壓滲透狀況， 動態(tài)調(diào)整泵送設(shè)備的泵送注漿壓力以及注漿用量。 觀察上述參數(shù)調(diào)整后的鉆孔注漿情況， 通過主觀經(jīng)驗判定注漿操作是否可以繼續(xù)，注漿技術(shù)相關(guān)參數(shù)是否調(diào)整。 注漿技術(shù)應(yīng)用結(jié)束后，需通過隨機(jī)采樣對注漿情況進(jìn)行檢驗。 通常選取部分注漿的鉆孔進(jìn)行壓水試驗，測定注漿后的巖土體吸水率與標(biāo)準(zhǔn)值（規(guī)定值）。 若是吸水率長時間小于標(biāo)準(zhǔn)值，表明巖土體注漿效果較好，否則需利用泵送設(shè)備與注漿管線繼續(xù)向鉆孔注漿。 若是公路橋梁和隧道工程途經(jīng)區(qū)域地質(zhì)條件較差， 鉆孔注漿后出現(xiàn)嚴(yán)重的冒漿問題，則需增加壓水試驗覆蓋面，對注漿效果進(jìn)行嚴(yán)格檢驗，以免因地質(zhì)條件影響注漿技術(shù)應(yīng)用效果，以及公路橋梁和隧道工程地基加固效果。 壓水試驗結(jié)束后，可從鉆孔中拔出注漿管線，并利用水泥砂漿對鉆孔進(jìn)行封堵，以免漿液自鉆孔口溢出或因鉆孔導(dǎo)致巖土體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固。

3.6 部分特殊情況處理

注漿技術(shù)應(yīng)用過程中存在一些情況需要特殊處理，例如，對于各原料按照配比加工形成的漿液， 需對其性能進(jìn)行量化檢驗，如漿液的組成、環(huán)境溫度、滲透速度、配比等，以免漿液性能參數(shù)不達(dá)標(biāo)，影響注漿技術(shù)應(yīng)用的質(zhì)量。 同時，施工人員需對注漿孔的尺寸、標(biāo)高、厚度等進(jìn)行二次測量與復(fù)核，確保注漿技術(shù)應(yīng)用的精準(zhǔn)性。 在利用泵送設(shè)備與注漿管線進(jìn)行漿液注入過程中，應(yīng)保持注漿操作的連續(xù)性，以免長時間中斷導(dǎo)致注漿管線內(nèi)漿液凝結(jié)，進(jìn)而造成注漿鉆孔口出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象[3]。同時，漿液注入強(qiáng)調(diào)循序漸進(jìn)，避免大量漿液快速注入，影響隧道工程襯砌發(fā)生變形或者漿液泄露。 若是漿液注入過程中出現(xiàn)異常溢出情況，需及時利用水泥袋對溢漿情況加以改善，如果溢漿情況嚴(yán)重，則需停止?jié){液繼續(xù)注入，以免影響注漿技術(shù)的應(yīng)用效果。

4 結(jié)語

注漿技術(shù)是利用物理氣壓或者液壓等方式將漿液注入巖土體縫隙中，緊密連接與填充巖土體縫隙使其形成穩(wěn)固結(jié)構(gòu)。將注漿技術(shù)應(yīng)用到公路橋梁和隧道工程中， 可以通過力學(xué)灌注或滲透灌注將漿液填充、 擠壓到巖土體或樁體的縫隙或鉆孔中，通過漿液的凝結(jié)固化提高巖土體或樁體的強(qiáng)度、固結(jié)性與穩(wěn)固性，從而提高結(jié)構(gòu)承載力。 注漿技術(shù)在公路橋梁和隧道工程樁基施工過程中的運(yùn)用成效顯著， 能夠有效提升公路橋梁和隧道工程樁基施工質(zhì)量， 節(jié)省建筑施工成本。 在此背景下， 還需要進(jìn)一步加強(qiáng)公路橋梁和隧道工程施工中對科學(xué)注漿施工技術(shù)的運(yùn)用來改善基礎(chǔ)質(zhì)量， 確保建筑工程建設(shè)的長期、穩(wěn)定發(fā)展。