高鐵涵洞地基注漿固結止沉施工技術及實踐★

王清江 王 悅

(重慶工商職業(yè)學院，重慶 401520)

1 概述

渝黔鐵路2標段DK14-760蓋板箱涵，基礎、邊墻及蓋板均為鋼筋混凝土結構，跨徑3 m，高4 m，地基為軟基，設計采用水泥攪拌樁加固，樁徑50 cm，間距1 m×1 m,涵洞長30 m，共9段，標準節(jié)長3 m，涵節(jié)間設有沉降縫，縫寬3 cm，涵洞頂路堤填土厚6 m。涵洞施工完成，回填路堤填方過程中，涵洞發(fā)生了不均勻沉降，各段間沉降縫變形，涵節(jié)蓋板及基礎邊墻沉降縫拉開寬度大小不一，沉降縫寬度變形后上大下小，沉降縫兩側涵節(jié)上下錯動變形，部分涵節(jié)段混凝土邊墻開裂。變形隨路堤填方施工進展不斷發(fā)展，呈持續(xù)變形狀態(tài)。變形最嚴重段在5段,6段涵節(jié)間(路基右線中線附近)。底部拉開2 cm，3段,4段間上下錯動變形明顯，錯動距離3 cm。根據(jù)變形情況判斷該涵為不均勻沉降變形，為了防止涵洞因變形而破壞，路堤填方被迫暫停施工。

2 涵洞沉降原因分析

箱涵沉降變形發(fā)生在涵洞施工完成后頂部路堤填筑過程中，且隨路堤填筑施工，箱涵沉降加速，表現(xiàn)為涵節(jié)錯動，不均勻沉降。經(jīng)分析，涵洞沉降原因一是由于涵底軟基，水泥攪拌樁加固施工及樁頂部50 cm碎石褥墊層施工質量存在問題；二是路堤填筑施工時，機械設備作業(yè)及填土重力影響加速了箱涵沉降。

3 涵洞止沉施工技術方案

涵洞地基加固止沉處置方案選擇。

結合地形地質情況，采取懸掛式垂直灌漿固結方案。鉆孔穿過原地基進入中風化巖層，高壓注漿后形成垂直固結體。固結注漿鉆孔沿基礎頂兩側各布置3排，排距1.5 m，呈梅花形布置，路基寬13.8 m，計60孔。箱涵里面每個沉降縫處布設3個孔，8條沉降縫，共計24孔，全涵鉆孔共計84個。

涵洞地基加固止沉布孔形式見圖1。

4 懸掛式垂直灌漿固結止沉施工實踐

4.1 鉆孔

鉆孔采用XY-2型地質鉆機，配備金剛石鉆頭及合金鉆頭，按排序自上而下分段鉆孔，孔位偏差不大于10 cm。

4.2 沖洗及壓水

對先導孔進行壓水試驗，測定土體滲透性，修定灌漿壓力及灌漿量。

4.3 灌漿施工

1)灌漿材料，采用水泥漿或泥漿，泥漿采用膨潤土制拌。

2)灌漿設備，灌漿泵能承受7.5 MPa以上壓力，排量宜大于60 L/min，確保三缸泵運行平穩(wěn)。在灌漿泵的進回漿口處均安裝有壓力表，壓力表讀數(shù)誤差不超過5%。

3)灌漿工藝。

懸掛式垂直灌漿固結止沉施工技術，灌漿時在孔口安裝封閉器，用鉆桿做進漿管，漿液由鉆桿與孔壁之間的間隙中返回，射漿管距孔底0.5 m，在回漿管上安裝調壓閥和壓力表，在進漿管上安裝流量計，灌漿過程中灌漿壓力和漿液注入量的記錄采用長江科學院研制的CJY-n型灌漿自動記錄儀，每一鉆灌段結束后，不待凝即進行下一段鉆灌，直至終孔。施工順序為鉆孔→沖洗→壓水→灌漿→鉆灌下一段→終孔驗收→封孔。高壓循環(huán)式灌漿示意圖如圖2所示。

a.孔口管埋設。

孔口管采用與孔徑相匹配的無縫鋼管，一般直徑為89無縫鋼管。

b.壓力控制。

灌漿時應盡快達到設計壓力，壓力表指針擺動范圍應小于灌漿壓力的20%。

灌漿過程中注入率較大時，可采用分級升壓或間歇升壓法灌注，其壓力按表1控制。

表1 分級升壓壓力與注入率關系表

c.水灰比及變漿原則。

漿液水灰比:

灌漿漿液濃度遵循由稀到濃的原則，逐級改變，普通水泥漿液分為2∶1，1∶1，0.8∶1，0.6∶1四個配比。

變漿原則:

灌漿過程中，壓力(注入率)不變，注入率持續(xù)減少(壓力持續(xù)升高)，不變漿；當注入量大于300 L或灌注時間大于1 h且壓力不變時，變濃一級；當注入率大于30 L/min時，可越一級變漿。灌漿過程中每15 min～30 min測記一次漿液比重和溫度。

d.返漿管的安裝控制。

各灌漿段灌漿時，射漿管管口距孔底不得大于50 cm,射漿管的外徑與鉆孔孔徑之差不大于20 mm。灌漿過程中應經(jīng)常轉動和上下活動射漿管，回漿管宜有15 L/min以上的回漿量，以防射漿管在孔內因水泥漿凝固而造成孔內事故。

e.結束標準。

各灌漿段的結束條件：在灌漿段最大設計壓力下，注入率不大于1 L/min，持續(xù)灌注60 min，可結束灌漿作業(yè)。

但當灌漿過程中檢測回漿比重有回濃現(xiàn)象，且回濃比重超過一個比級時，更換與進漿水灰比同比級的新漿灌注，若更換新漿后注入率與未更換前注入率變化不明顯，則延灌30 min且總的灌漿時間不小于2 h即可結束灌漿。

f.封孔。

封孔灌漿時間不少于60 min，封孔灌漿壓力采用該灌漿孔的最大灌漿壓力，水灰比采用0.5∶1的濃漿。

4.4 灌漿孔吃漿量

灌漿孔吃漿量一般為1 m3/m～1.5 m3/m。

4.5 特殊情況處理

孔與孔串漿。

1)如被串孔正在鉆進，則應立即停止，并對串漿孔段采用灌漿塞堵塞，待灌漿孔灌漿完畢后再繼續(xù)鉆進。

2)如串漿孔具備灌漿條件，且串漿量不大，可在灌漿的同時，在被串孔內通入水流，使水泥漿液不致充填孔內；串漿量大時，可對被串孔同時進行灌漿。

灌漿孔段注入量大而難以結束時，可采用下列措施處理：

1)調整開灌水灰比。

遇到注入量大的孔段，根據(jù)灌前壓水情況，調整開灌水灰比，壓水流量超過50 L/min時，用0.8∶1開灌；壓水流量在30 L/min～50 L/min時，用1∶1開灌。

2)采取間歇、限量措施。

當采用最濃一級漿液灌漿時，吸漿量很大且一直升不起壓力的灌段，采用間歇灌漿，經(jīng)多次復灌仍不起壓或吸漿量減少不明顯的，改灌水泥砂漿和膏狀漿液(0.35∶1左右，加膨潤土)。

3)灌注速凝漿液。

在采取間歇、限量措施后仍無法達到灌漿結束標準，在漿液中擬摻加無堿速凝劑(SA-160)，并在灌注時控制注入率不大于20.0 L/min。

5 結語

建筑沉降變形病害越來越多，隨著技術的進步，病害處置方案也越來越先進，但地基注漿固結作為最常用的止沉處置方案之一，以其經(jīng)濟，高適應性等優(yōu)勢應用越來越廣，懸掛式垂直灌漿固結止沉施工技術作為處置軟弱地基沉降引起的建筑沉降變形病害有效的方法，其應用前景將越來越廣闊。本工程應用實踐中按要求完成了任務，確保了高鐵路堤的順利施工，并取得了較好的效果。