高壓注漿對涵洞沉降地基加固處理應用

林高峰

摘 要：本文結合具體工程案例，選用高壓注漿技術對涵洞不均勻沉降進行了分析，提出了相應的加固處理措施，以期有效提升工程質量。

關鍵詞：涵洞工程；不均勻沉降；高壓注漿；加固措施

中圖分類號：U449.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）10-0125-02

1 工程案例

潼榮高速公路K56+890涵洞工程為機通兼排水鋼筋混凝土通道，設計凈空6x4.5m，涵長50米，基礎為C25混凝土整體式結構，基礎凈寬度為6m，1.3m為其基礎埋深。涵洞主體工程建成后，已基本完成上部填土部分，但經大雨沖刷，地基被雨水浸泡嚴重，地基土質松軟，地基變形過大引起涵洞不均勻沉降現象產生，且有墻身節段間沉降縫開裂，沉降縫位置錯臺嚴重，進而對涵洞正常使用造成嚴重影響。當涵洞產生不均勻沉降之后，通過鉆孔、探井取樣法進行了詳細考察，了解了現場地基巖土的工程地質特性，獲取了真實、有效的地質資料，為加固涵洞地基提供了強有力的保障。因完成涵洞建設工作，因多種因素的影響，基于經濟性原則，必須選用影響較小的加固方案。最后決定選用高壓注漿地基加固技術進行涵洞不均勻沉降加固處理。

2 工程地質概況

本涵洞所處位置為一個魚塘邊上，溝谷發育，存有嚴重地形切割現象，原有地面標高為256.3m。涵洞軸線基本位于主線右側山坡沖溝主槽，因沖溝匯水面積較大，暴雨或雨季后洪水流量較大，其他時間水流量較小[1]。按照從上到下的順序，勘察控制深度范圍內的場地內地層結構如表1所示。

3 涵洞高壓注漿加固處理

3.1 加固方案

根據地質鉆孔資料，采用Φ109地質鉆孔，純水泥漿壓注的方法對地基進行加固處理，經地基承載受力驗算處理深度定為7m。

3.2 加固原理

利用液壓通過注漿管將配置好的水泥漿注入涵洞地基沉降體內的土體中，漿液以填充、滲透、擠密等方式與土體結合，發生物化反應，將原來松散土或裂隙膠結成一個整體，形成一個結構新、強度大、防水性及穩定性良好的“結石體”，從而提高涵基的強度及變形模量，減少其壓縮性和滲透性，到達控制涵洞下沉變形的目的。

3.3 注漿半徑

注漿加固半徑即漿液沿注漿孔向四周的擴散半徑，注漿加固半徑一般在0.8-1.4m之間，平均注漿半徑為1m，水灰比較大時，漿液較稀流動度大，擴散半徑大；水灰比較小時，擴散半徑小。

3.4 高壓注漿施工的工藝流程

設備就位鉆孔→成孔→灌漿管制作與安裝→埋設注漿管→水泥漿拌制→壓漿→沉降觀測。

3.5 孔位布置

根據現場不均勻沉降情況，6m節段基礎按1.6m孔距的4排注漿孔布設到涵洞內部，布孔形狀為橫豎形。距0.6m涵洞墻身向涵洞內側開始布孔，橫排4孔，縱排4孔，1節基礎布設16孔，6節基礎（已出現沉降）合計96孔。

3.6 鉆孔與成孔

工程鉆機（XY-1型）就位安裝時機座要平穩，立軸或轉盤要與孔位對正，其偏差不應大于5cm。鉆頭直徑為109mm。成孔偏斜率控制在不大于1.5%。鉆孔深度為7m。成孔內必須清除干凈，保證注槳管能順利插人孔內預定的位置。

3.7 灌漿管制作與安裝

灌漿管材料采用外徑φ80mm、壁厚S=5.0mm的無縫鋼管，管材質符合國家標準。灌漿管制作，將灌漿管底部密封焊牢，管壁周圍平分三條縱線，并在每條縱線上按15cm間隔均勻錯位鉆小孔，孔徑為8mm。鋼管鋼管頂端應留出與注漿機連接的活動接頭以便反復注漿，灌漿管要安放到孔底。因鋼花管長度一般為4m，端部設1m長的不注漿段，鋼花管用絲扣連接，要求連接強度不小于鋼花管強度。

3.8 水泥漿拌合

注漿水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥。為保證獲取的注漿參數最佳化，在注漿施工前期，應選取相應點、段做好試驗，根據試驗確定配合比如：水：水泥=1：1。按配合比采用水泥漿攪拌機攪拌均勻。進行注漿前漿液攪拌時間不小于3min，在注漿過程中攪拌機繼續攪拌。配置的水泥漿應在2小時內用完，超過2小時沒有使用則予以廢掉。

3.9 壓漿

采用間歇式雙控注漿，雙控原則，以注漿量和終灌壓力雙控[2]。（1）注漿壓力一般控制到0.6MPa以內，注漿最大壓力不大于1MPa。對于滲透性較大（土體較為松散）的灌漿段，灌漿壓力適當降低，對于滲透性較小的（土體較密實）灌漿段，灌漿壓力適當提高。（2）在鋼花管頂部裝上壓漿頭進行注漿，一般情況下要進行洗壁注漿，洗壁的目的是將鋼花管外壁與巖土體孔壁之間填滿水泥漿，以增加其粘結力。洗壁45min～60min之后，用水泥砂漿封堵鋼花管外側空隙，再用帶噴頭的洗孔水管插入到鋼花管底部，用高壓水邊沖洗邊上提，沖洗留在花管內的水泥漿，以疏通出漿孔。（3）安裝壓漿頭，正式開始該管的第一次壓力注漿，且管頭進漿壓力控制在0.6MPa，第一次注漿量約為240～260kg/m，注漿用1：1純水泥漿。終止注漿要求：當注漿孔中壓力達到0.6觀察壓力指示是否下降，若在10min內壓力指示沒有下降0.4MPa以下，則可終止注漿；若下降至0.4MPa以下，則繼續注漿。注漿孔內壓力保持0.5-0.6MPa之間，且持續10min內壓力指示沒有下降方可終止注漿。（4）關上壓漿頭上的止漿閥門，并卸下注漿膠管，移到另一孔進行注漿。（5）第一次壓力注漿約40min～60min后，插入帶噴頭的洗孔水管到鋼管底部，用高壓水進行洗孔，以疏通鋼管上的出漿孔，然后裝上壓漿頭進行第二次壓力注漿。穩定壓力為1MPa，達到穩定壓力后持續時間超過10min時，直到注漿量達到預期要求即可終止注漿。（6）施工中若有下列情況則立刻停止注漿，并相應增加循環注漿次數：1）涵洞底板周邊已溢漿；2）涵洞底板發生拱起變形；3）注漿量太大（為加快凝結，在施工過程中可適當加入氯化鈣2～4%，具體用量可通過試驗確定）。（7）基底水泥漿初凝后，擰開止漿閥門，并及時用高標高砂漿將孔密封、抹平。

3.10 沉降觀測

為全面了解該涵洞注漿前后沉降情況，通過長期沉降觀測，對注漿效果進行客觀評價，需將沉降觀測點對稱地布設到涵洞兩臺墻身。注漿前、注漿后與注漿后28天、43天都分別進行一次觀測，第1、2、3、4、5、6節墻身觀測點累計沉降量為-1mm、0mm、0mm、-2mm、-1mm、0mm。根據觀測數據，說明漿液逐步固結，已形成穩定性良好的“結石體”，沉降也愈加穩定，則表明具有顯著注漿效果。完成注漿作業后，又歷經一個雨季，仍無沉降產生，則表明具有良好注漿效果。

4 質量檢驗

（1）注漿檢查項目表2所示。（2）取芯檢驗。完成注漿28天后，即進行鉆孔取芯檢驗，以注漿薄弱點為主，即左側出口軸線兩側周圍。通過巖芯樣塊分析，在1.3～7.0m范圍內，分布有漿液結石體，形狀為網狀、脈狀等；部分位置還有柱狀結石體，所有孔取原狀試樣。通過試驗檢測，無側限抗壓強度滿足規范要求。

5 結語

綜上所述，為提高施工質量，推動公路工程建設發展。必須對涵洞施工中存在的問題進行及時了解、掌握，尤其是不均勻沉降問題，將嚴重影響涵洞穩定性、安全性。為此，在加固處理中，應根據施工現場實際情況，合理選用加固技術。本文結合工程具體情況，選用高壓注漿技術進行涵洞不均勻沉降加固處理，通過后期沉降觀測可見，加固效果良好。

參考文獻

[1]楊旭光.預制裝配式鋼筋混凝土蓋板涵洞設計與施工關鍵技術研究[D].中南大學，2013.

[2]趙建斌，李萬樂，申俊敏，董立山.黃土地區高速公路涵洞病害調查及分析[J].土木工程與管理學報，2014，（1）：24-28.