注漿加固技術(shù)在橋頭跳車處理中的應用

蔣洪松

(廣西路橋工程集團有限公司道橋分公司，廣西 南寧 530011)

0 引言

橋頭跳車問題在廣西等南方地區(qū)的公路建設(shè)和運營中都較為常見，該問題也是工程界歷來關(guān)注的技術(shù)難題之一，對公路使用性能、行車安全以及后期養(yǎng)護都有嚴重不良影響。造成橋頭跳車的原因主要是橋頭臺背回填處出現(xiàn)不均勻沉降所致，從以往實踐看，采用注漿加固法能比較經(jīng)濟、有效地緩解該問題。武平高速(S52)為廣西“十一五”規(guī)劃的重點項目，2012年8月開工建設(shè)，2015-12-29正式通車，主線共長197 km，連線長63.348 km，路面路寬26 m。2017年9月，發(fā)現(xiàn)馬平段243 km+700 m小橋涵橋臺臺背填筑砂礫結(jié)構(gòu)被嚴重損壞，橋頭跳車問題嚴重。該標段范圍內(nèi)臺背填筑材料為砂礫石，壓實度要求≥96%，通過不同深度處鉆探取樣，發(fā)現(xiàn)路基施工壓實度不足是導致橋頭跳車問題的基本原因，為提高路基密實度，分析論證后擬用注漿加固法對臺背回填進行處理，以最大限度緩解跳車問題，本文具體就該注漿加固處治措施進行粗淺探討。

1 注漿材料及配合比設(shè)計

注漿加固的機理是漿液在一定壓力作用下，利用其流淌性擴散、滲入到松散的橋背回填料中，就地固結(jié)后在回填體里形成新的、強度更大的、化學穩(wěn)定性更好的復合地基結(jié)構(gòu)體，進而提升橋背回填體的密實度、強度和承載力，達到治理橋頭跳車的目的。因此，對注漿加固工程而言，注漿材料的選擇是關(guān)鍵而基礎(chǔ)的一環(huán)。在實踐中，應結(jié)合填料性狀合理選擇注漿材料。本標段范圍內(nèi)橋梁臺背填筑材料為砂礫石，因此注漿材料選用水泥漿液，水泥為32.5R普通硅酸鹽，注漿用水為自來水，Ⅱ級粉煤灰，為提高漿液早期強度，擬參配減水劑及速凝劑作為外加劑。經(jīng)試驗表明，當水∶水泥∶粉煤灰=1.2∶1∶0.5時，按水泥用量添加1.5%減水劑+4%速凝劑，水泥漿初凝、終凝時間分別可達到20 min、180 min，灌漿體0.5 d、7 d養(yǎng)生期的無側(cè)限抗壓強度可達到1.4 MPa、4.5 MPa(曲線圖詳見圖1～3)，從而可以很好地滿足快速施工的要求，故本次注漿加固處理采用如上配合比作為施工參考。

圖1 速凝劑摻量與凝結(jié)時間關(guān)系曲線圖

圖2 水泥立方體抗壓強度隨齡期變化曲線圖

圖3 水泥穩(wěn)定砂礫的無側(cè)限抗壓強度與速凝劑摻量關(guān)系曲線圖

2 壓力注漿參數(shù)的確定

3 注漿加固施工技術(shù)要點

在實際施工中，注漿加固基本工藝流程如下圖4所示，三通一平和定位放樣等常識性工作不再贅述，其中一些主要工序注意要點如下：

圖4 注漿施工工藝流程圖

3.1 鉆進成孔

鉆進成孔作業(yè)是注漿加固的基礎(chǔ)工作，其質(zhì)量好壞直接影響到注漿作業(yè)能否順利完成。本程路段采用XY-1型油壓鉆機無水干鉆成孔，鉆進順序先邊后中，鉆進速度采取“輕壓、中速、短回次”的方法，始入土時速度先慢后快，入土深度≥0.5 m后常速鉆進，每孔孔徑≥75 mm。此外，鉆進施工中一旦孔位發(fā)生大偏差將直接影響到鉆孔質(zhì)量，因此須做好測量復查工作以確保偏差在規(guī)范標準以內(nèi)。鉆孔完成后，嚴格按規(guī)范要求以設(shè)計值為參照對各項指標參數(shù)進行檢測，確保孔徑、孔深、孔型、成孔傾斜度等均合格達標，如：孔位偏差≤10 cm，成孔傾斜度不大于孔深的1%，否則需返工修復。

3.2 封孔

成孔后按照順時針方向輕緩插入鋼花管，一次性放置到設(shè)計深度，注漿管路面外露≥20 cm以便連接橡膠管。在注漿管孔口以下50 cm處以塑料袋做10 cm封圈，從孔頂注入水泥砂漿將注漿管與孔壁處空隙進行密封并插搗密實，以達到快速封孔的效果。封孔養(yǎng)護時間以48 h為宜，若時間太長水泥砂漿凝固收縮后會與孔壁之間形成裂痕，進而在注漿作業(yè)時在裂縫影響下發(fā)生冒漿問題。

3.3 注漿

注漿作業(yè)是最關(guān)鍵、重要的工序，必須嚴格控制施工質(zhì)量。注漿時先進行邊緣帷幕注漿再進行臺背注漿，以便在臺背周邊形成一個止?jié){帷幕，從而有效避免漿液從周邊串流，邊緣帷幕注漿72 h后方可行臺背注漿。正式注漿前，先選擇兩個孔作為試驗孔，為其他注漿孔的順利注漿提供參照。施工實踐中，橋頭過渡段臺背填料加固一般采用一次鉆孔注漿方式，以免因過大壓力造成臺背填土的裂縫病害，反而影響注漿效果。本工程原擬定采用一次鉆孔注漿方式，注漿壓力取0.1～0.5 MPa。但試驗中發(fā)現(xiàn)，在0.5 MPa注漿壓力下多部位(路面3 m范圍內(nèi)、臺前放坡、錐坡漿砌護面伸縮縫等)出現(xiàn)嚴重的竄冒漿問題，嚴重影響注漿施工的順利進行。對此，經(jīng)技術(shù)分析后決定將注漿工藝進行調(diào)整，即先在原設(shè)計孔位2～3 m段以0.1～0.2 MPa低壓注漿充填上部孔隙，待漿液初凝達到一定的強度后再在原孔二次鉆孔至設(shè)計深度行二次注漿，如此通過分段注漿有效緩解了臨孔竄冒漿問題。但此方式也出現(xiàn)了一個新問題，注漿壓力達到0.5 MPa時搭板范圍內(nèi)依然狀態(tài)穩(wěn)定，但素混凝土墊層和水泥穩(wěn)定碎石層于0.2 MPa注漿壓力時就出現(xiàn)了抬動變形問題。鑒于此，決定對鋼筋混凝土搭板范圍內(nèi)采用一次鉆孔注漿，注漿壓力為0.1～0.2 MPa，搭板外采用二次注漿方式，填筑體上部2～3 m段注漿壓力為0.1～0.2 MPa，填筑體2～3 m以下段注漿壓力為 0.3～0.5 MPa，當注漿量達到設(shè)計要求或注漿壓力達到止?jié){標準時即可終止注漿，穩(wěn)壓時間≥3 min。此外，要保證注漿質(zhì)量，注漿過程中還要適時靈活地調(diào)整漿液配合比，本工程中實驗室推薦配比

為水∶水泥∶粉煤灰=1.2∶1∶0.5，施工中在不同注漿壓力下對主灌配合比做了相應調(diào)整，0.1～0.2 MPa注漿壓力(一次注漿)下仍按照實驗室推薦配比，而0.3～0.5 MPa注漿壓力(二次注漿)下配合比調(diào)整為水：水泥：粉煤灰=1.5∶1∶1.5。此外，為預防注漿施工中出現(xiàn)冒漿、串漿、吸漿量特大等質(zhì)量通病，可采取調(diào)整注漿壓力、限量、間歇注漿、地面封堵以及變級輪灌等方法進行質(zhì)量預控。

4 結(jié)語

橋頭跳車問題長期以來都是工程界的技術(shù)頑疾，本次對馬平段243 km+700 m小橋涵臺背進行注漿加固后，鉆探取芯結(jié)果表明，水泥漿在所有進行注漿加固處理的臺背填土中滲透情況良好，再次通車后橋頭段行車順暢，跳車沉降問題得到明顯改善，表明臺背注漿加固技術(shù)對緩解橋頭跳車現(xiàn)象經(jīng)濟、有效，值得推廣。另一方面也要認識到，當前從根本上解決跳車問題仍比較困難，而國內(nèi)外的相關(guān)調(diào)查表明，各國每年為處理橋頭跳車而產(chǎn)生的維修費用巨大，有數(shù)據(jù)顯示我國每年在這方面所花費用達1億元以上，因此要加強施工中的預防治理，以促進路橋建設(shè)事業(yè)登上新臺階。