高速公路拱涵拱圈裂縫注漿處理技術

（中鐵十六局集團第四工程有限公司 北京懷柔 101400）

高速公路拱涵拱圈裂縫注漿處理技術

劉茂輝

（中鐵十六局集團第四工程有限公司 北京懷柔 101400）

高速公路的建設對于國家經濟發展而言非常重要。高速公路的建成可以為各級別的客運貨運提供幫助，促進地區的各類經濟貿易往來，帶動物流產業的迅猛發展等。近年來，我國高速公路建設發展迅猛。據報道，截止到2016年底，全國高速通車總里程已達13萬公里，且國家在今后的幾年中還要加大對高速公路的投入。在取得進展欣喜的同時，也要看到存在的問題。高速公路在施工過程中，混凝土拱涵作為一種常見的結構物，施工中拱圈常會因各種原因出現裂縫，進而對整體工程質量產生較大影響。本文試圖分析我國現階段高速公路建設拱涵拱圈出現裂縫的原因，并結合注漿技術給出解決方案，為我國高速公路的整體發展做出貢獻。

高速公路；拱涵拱圈；注漿技術

1 引言

拱涵屬于涵洞中一種常見的結構形式，主要用于人或者小型的機械以及車輛的通過，也可用于排水及滿足其它需求。由于其結構具有較好的抗壓性，高速公路涵洞常采用拱涵形式。在我國現階段高速公路的建設過程中，拱涵可以分為石拱涵、鋼筋混凝土拱涵等，拱涵的主要組成部分包括涵身和洞口。拱圈是基于拱架結構的、類似屋頂的半圓形狀的結構。在當前階段，我國高速公路建設過程中，拱涵拱圈常常出現裂縫的狀況，嚴重影響建設工程的進展，對整體工程質量而言也是非常不利的。所以開展相關研究來處理該問題很有必要。

2 高速公路拱涵拱頂出現裂縫的原因

2.1實例現狀調查

筆者以我國交通部2016年對外公布的《高速公路發展報告》作為統計依據，整理發現我國高速公路拱涵拱圈在建設過程中出現裂縫的概率大致在75%左右，具體裂縫的寬度平均在4mm左右，最大實際測量的裂縫在10cm左右的；由于裂縫所產生的沉降位置移動平均在9mm左右。整體來看我國高速公路建設過程中拱涵拱圈出現裂縫的原因可以分為四類，即地基承載力不足、涵底基礎調節能力較差、設計承載力有問題、受力不均勻處于偏壓。

2.2具體原因分析

2.2.1 地基承載力不足

拱涵之所以會出現拱圈裂縫變形，其主要原因就是因為拱涵大部分建立在軟土地基之上，而地基的承載力不能滿足設計承重的要求，從而導致地基承載力不足而出現裂縫，加之其基礎范圍內承載力分布往往不均勻，其沉降量差異較大，就會導致不穩定的移動情況出現，進而造成拱涵拱圈裂縫變形。對于拱涵來說，地質條件或地基處理結果好壞是裂縫開裂與否的關鍵。針對地基承載力不足，主要是采用換填處理解決。

2.2.2 涵底基礎調節能力較差

涵洞涵底基礎大部分都是分節式的結構，每節受力不均勻或其承載力不同，基礎調節能力較較差，往往不能結合實際的地基情況進行自我調節，無法構建起整體的受力土層，進而產生不均勻沉降的情況，而造成裂縫的出現，進而影響拱涵和拱圈的質量。施工中應盡量保證涵洞每節基礎處在大致相當的承載力上面，確保基礎是一個整體。

2.2.3 設計承載力有問題

在設計過程中，很多的設計者都會出現較多的設計問題。最常出現的有設計承載力偏小、基礎的尺寸過小、結構形式不能滿足要求等。而實際使用中荷載較大，導致涵洞受力大于可以承受的范圍，持續的擠壓最終造成裂縫的出現。因此設計過程中，應全面了解地質情況并結合荷載情況給予充分的考慮。

2.2.4 受力不均勻，處于偏壓狀態

由于涵洞兩側土壓力大小不一致，涵洞處于偏壓狀態，導致相對位移出現裂縫。實際施工中，由于各種情況的出現難以保證對稱均衡填土，導致兩側的壓實度不均。因此應合理施工，確保對稱均衡填土，使涵洞處于正常受力狀態。

3 高速公路拱涵拱圈裂縫注漿處理技術

3.1注漿技術概述

所謂的注漿技術，指的是結合給壓設備采用適當的方法對可以固化的漿液材料通過各類鉆孔注入到地層或混凝土結構中的裂縫或孔隙中等，通過置換、充填、擠壓等方式以改善其物理力學性質的方法，從而減小裂縫或孔隙滿足要求。注漿技術的使用，能夠使混凝土結構物裂縫得到很好的改善，確保結構物的使用性能。對于混凝土結構裂縫小、開裂范圍有限且趨于穩定的裂縫通常可以采用注漿技術處理。將注漿技術應用到高速公路拱涵拱圈裂縫處理中，大大減少因拱涵拱圈開裂造成的不必要的返工處理，有利于提升拱涵的使用壽命，對拱圈裂縫問題是一種很好的補救措施，保證涵洞結構物處于正常運行，具有很好的使用價值和經濟價值。

高速公路實際建設過程中的注漿技術使用

3.2工程案例

筆者以山西某高速公路項目1-2.0×2.0m拱涵為例，該涵洞設計長度為50.9米，基礎、臺身為C25片石混凝土，拱圈采用C30素混凝土設計。拱頂距離路面約4米左右,地基設計承載力為400KPa，基礎開挖采用機械開挖人工找平。開挖后經觸探試驗地基承載力為550KPa，大于設計承載力滿足設計要求。涵洞上方填土完成后大約40天左右，拱腳向上1/3拱圈處出現約30m長的縱向裂縫，裂縫寬度1-2mm，臺身及基礎未發現有裂縫出現。經初步分析該裂縫是由于施工時臺后一側空間較大，可以采用機械壓實，壓實效果較好；而另外一側作業空間較小，無法采用機械壓實，只能采用小型機具人工夯實，夯實效果不如機械壓實效果，造成臺后兩側土壓力大小不同，加上涵洞拱圈采用素混凝土而非鋼筋混凝土施工，結構較脆，抗壓強度較差，從而導致涵洞相對位移出現裂縫。觀察一段時間后裂縫長度和寬度無明顯變化，確定裂縫已趨于穩定，無繼續擴張趨勢。由于地基承載力滿足要求，加上臺身及基礎未出現裂縫且裂縫已經穩定，經多方案比選后采用對其拱圈注漿處理裂縫即可滿足其使用性能，相比其它方案節約人力和物力成本。其具體處理措施為：

首先將拱圈裂縫范圍內的拱圈擦拭干凈，使拱圈裂縫明顯露出，并標注出其長度和寬度。采用手持沖擊鉆每隔50cm鉆直徑為2cm、深度為40cm的注漿孔，注漿孔完成后采用高壓風槍將里面的殘渣清理干凈；而后將裂縫鑿成V形槽，在槽面上涂一層1.5cm的環氧樹脂，再抹水泥砂漿封堵將裂縫暫時封閉；待砂漿強度滿足要求后，采用壓力為2.0MPa的壓漿泵將水灰比為0.27的壓漿劑從第一個孔開始注入。為增強注漿效果，選用的壓漿劑應具有微膨脹、早強性、充盈度高。注漿管不宜太短，其長度應貫穿整個構造物，注漿時鄰孔為排氣孔，在排氣孔冒出同濃度漿液后即對壓漿孔和排氣孔進行堵塞，壓漿時應采用從同一個方向施工；注漿完成后，應對注漿孔進行封堵。首先清除注漿孔內泥漿，使注漿孔內干凈無浮灰，然后采用微膨脹水泥砂漿填充封堵，封堵應密實，保證不脫落不收縮，最后進行收面抹平采用覆蓋混凝土養護薄膜養護。

為確保涵洞注漿后的外觀效果，需對外觀進行修飾。待注漿強度達到一定程度后，將拱圈范圍內的水泥泥漿打磨干凈，然后涂裝混凝土顏色調和漆進行表觀處理，處理后拱圈外觀顏色一致，無修復痕跡，收到良好的效果

3.2.1 注漿注意事項

在實際操作中，首先應當備好各類需要的工具，尤其是注漿嘴、注漿管和壓漿設備。其次注漿嘴應埋設穩固，底盤用丙酮擦洗干凈，將環氧膠泥均勻涂抹在底盤周圍，厚度1～2mm，端頭連接到乳膠管上，以備壓漿及封口用；再將壓漿閥門打開，使其中的空氣、水分、灰塵都被排出去，保證干凈的環境。壓漿必須按照一定順序進行，應先壓出水口一側上的孔，再壓其它孔，依次向前推移。壓漿時對每個孔位的壓力和時間應嚴格把握，壓力達不到不行，達到了不穩定也不行，穩定時間對壓漿結果有很大影響。注漿時壓力必須均勻上升，嚴禁氣壓的急劇變化，人員必須戴防護眼鏡，防止漿液沖出傷人。施工人員嚴禁站在壓漿嘴正面施工。同一孔道壓漿應一次完成，不得中途停壓，因故中途停壓不能連續一次壓滿時，應立即用壓力水沖干凈，研究處理后在壓漿。

4 結語

拱涵拱圈裂縫問題的出現對于我國高速公路的建設而言是十分不利的，而注漿技術的應用將會有助于解決這類的問題。我國相關的從業者應當加大研究力度，將兩者更好地融合，爭取早日解決該問題，提升整體的工程質量。

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1007-6344（2017）04-0067-01

劉茂輝，1980年3月生，男，漢族，大學本科學歷，土木工程系橋梁專業，中鐵十六局集團第四工程有限公司安順市關嶺縣關花大道項目部安全總監，現任工程師。