注漿加固法在石砌橋梁墩臺(tái)裂縫病害處治中的應(yīng)用

紀(jì)曉

摘 要：石砌橋梁墩臺(tái)在我國(guó)低等級(jí)公路的中小橋涵中被廣泛應(yīng)用，隨著使用年限逐漸增加和交通量的劇烈增大，石砌橋梁墩臺(tái)的裂縫病害處治也成為了行業(yè)普遍關(guān)注的問(wèn)題。基于此，本文先是分析了石砌橋梁墩臺(tái)出現(xiàn)裂縫的原因以及形式，其次結(jié)合某橋梁墩臺(tái)的裂縫病害實(shí)際研究了注漿法在處治此類病害中的具體應(yīng)用，以求為相關(guān)專業(yè)人員提供有益的參考。

關(guān)鍵詞：注漿加固法；墩臺(tái)裂縫；病害處治；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.109

0 引言

石砌橋梁墩臺(tái)是由水泥砂漿將片石粘結(jié)而成的橋梁下部結(jié)構(gòu)，因其取材簡(jiǎn)單、施工方便、價(jià)格經(jīng)濟(jì)在低等級(jí)公路的中小橋涵中被廣泛應(yīng)用。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不斷進(jìn)步，伴隨著交通流量大幅度增加和車輛的軸重的增加，石砌橋梁墩臺(tái)的裂縫病害問(wèn)題將會(huì)嚴(yán)重影響到橋梁結(jié)構(gòu)的安全。2013年10月，惠州市S356線旱坑大橋的漿砌片石橋臺(tái)發(fā)生整體坍塌事故，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和惡劣的社會(huì)影響。因此，注漿法作為一種操作簡(jiǎn)便且成本低廉的裂縫處治技術(shù)，可以對(duì)橋梁墩臺(tái)進(jìn)行有效的修補(bǔ)加固，可以得到廣泛應(yīng)用。

1 石砌橋梁墩臺(tái)出現(xiàn)裂縫的形式及原因

在石砌墩臺(tái)出現(xiàn)的裂縫中，常見(jiàn)有臺(tái)身縱向裂縫、橫向裂縫、表面裂縫等幾種形式[1]。

1.1 縱向裂縫

縱向裂縫發(fā)生在墩臺(tái)頂部時(shí)呈現(xiàn)上寬下窄的形態(tài)，發(fā)生在墩臺(tái)底部時(shí)則呈現(xiàn)上窄下寬的形態(tài)。縱向裂縫多是由局部圬工結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足、受力不均或地基承載力不足產(chǎn)生不均勻沉降引起的。

1.2 橫向裂縫

橫向裂縫多出現(xiàn)在墩臺(tái)中部和接茬部位，出現(xiàn)裂縫的深度一般較深。橫向裂縫常是由于混凝土澆筑中斷接茬部位鑿毛、清理不合格等施工技術(shù)問(wèn)題造成，少數(shù)是由于在豎向荷載和水平荷載作用下臺(tái)身所承受的剪力和彎矩超過(guò)設(shè)計(jì)值引起的。

1.3 表面裂縫

表面裂縫是墩臺(tái)表面砂漿受到溫差變化、濕度變化等外部環(huán)境的影響在長(zhǎng)期負(fù)載之后逐漸形成的。表面裂縫在前期并不是特別明顯，所以往往會(huì)容易被忽略，但是隨著時(shí)間的推移，如果這些裂縫沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)會(huì)逐漸變大，就會(huì)影響墩臺(tái)的穩(wěn)定性[2]。

2 注漿法加固技術(shù)的原理和優(yōu)點(diǎn)

2.1 注漿法的原理

裂縫注漿是把按一定比例配制的流動(dòng)漿液通過(guò)噴漿機(jī)按一定壓力灌入結(jié)構(gòu)物縫隙內(nèi)，起到填塞裂縫、避免鋼筋銹蝕并提高結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度的作用。

裂縫注漿加固法漿液一般分為水泥漿、水泥砂漿、環(huán)氧樹(shù)脂漿、環(huán)氧樹(shù)脂、砂漿等，在用于處理墩臺(tái)結(jié)構(gòu)裂縫時(shí)應(yīng)視實(shí)際情況而定。通常水泥砂漿用于石砌墩臺(tái)和拱圈裂縫，由裂縫的大小來(lái)決定注漿中是否摻砂，采用水泥砂漿造價(jià)低、效果好。環(huán)氧樹(shù)脂漿一般用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物，因?yàn)殇摻罨炷翗?gòu)件產(chǎn)生的裂縫較小，易灌滿，粘結(jié)性好[3]。

2.2 注漿法的優(yōu)點(diǎn)

注漿漿液堵漏作用較好，能夠?qū)⒍张_(tái)裂縫孔洞進(jìn)行填充，可以有效降低滲透性，減少滲透量，提高抗?jié)B能力。通過(guò)對(duì)墩臺(tái)注漿可以提高片石砌體的整體性、均勻性，還可以提高地基承載力，將巖土的力學(xué)強(qiáng)度進(jìn)行提高，并且進(jìn)一步恢復(fù)混凝土的基本結(jié)構(gòu)。注漿法施工工藝簡(jiǎn)單，施工質(zhì)量容易控制，處治效果較好，并且原材料價(jià)格便宜，經(jīng)濟(jì)效果好。

3 注漿法在某石砌橋梁墩臺(tái)裂縫病害處治中的應(yīng)用

3.1 工程背景

某二級(jí)公路中橋建于2008年，全長(zhǎng)35米，采用1-25跨徑組合形式，下部結(jié)構(gòu)為重力式橋臺(tái)、擴(kuò)大基礎(chǔ)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查該橋橋臺(tái)出現(xiàn)大面積勾縫砂漿剝落，部分片石石塊存在松動(dòng)現(xiàn)象。臺(tái)帽存在3條貫通縱向裂縫，寬度分別為0.16cm、0.18cm和0.25cm。經(jīng)專家研究決定對(duì)該橋臺(tái)采用鋼花管注漿的維修方案。

3.2 施工技術(shù)指標(biāo)

為了充分發(fā)揮出注漿法加固效果，需要對(duì)影響加固效果的各項(xiàng)指標(biāo)因素進(jìn)行控制。本次注漿加固使用由水泥和粉煤灰按1：1的配合比組成的水泥漿液，水泥選擇的是PC425硅酸鹽水泥。

由于裂縫的位置和破壞情況不同，按照本次注漿加固設(shè)計(jì)方案，在墩臺(tái)正面進(jìn)行梅花形分布的孔位放樣，成孔直徑為9cm，孔深為10cm，方向與水平線向下呈5°傾角。

在加固技術(shù)中，對(duì)于擴(kuò)散半徑以及距離也有一定要求，需要準(zhǔn)確計(jì)算出參數(shù)，在理論公式指導(dǎo)下，計(jì)算出準(zhǔn)確值。由于墩臺(tái)的孔隙率和滲透系數(shù)不均勻，所以根據(jù)計(jì)算結(jié)果和以往施工經(jīng)驗(yàn)確定本次注漿的擴(kuò)散半徑定為1.5m。

實(shí)施注漿工作的時(shí)候，要根據(jù)裂縫大小確定注漿量，以此確定漿液配料情況，保證漿液配料充足，保證縫隙漿液足夠填補(bǔ)空隙，而對(duì)于裂縫較為嚴(yán)重的區(qū)域，適當(dāng)增加注漿的量。因此為了保證漿液充足，要準(zhǔn)備超過(guò)20%計(jì)算量的漿液。

在加固技術(shù)使用過(guò)程中，要對(duì)壓力和時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格的控制。在不同過(guò)程中，對(duì)于凝固時(shí)間都有著不同要求，根據(jù)凝固時(shí)間適量使用速凝劑、分散劑以及膨脹劑等化學(xué)試劑調(diào)整漿液配比確定凝固時(shí)間。

注漿壓力作為添加漿液的動(dòng)力，通過(guò)擴(kuò)散漿液實(shí)現(xiàn)加固效果，注漿壓力作為技術(shù)的重要因素。本次注漿壓力采用0.3-0.5Mpa，在使用過(guò)程中再根據(jù)地質(zhì)條件或特殊情況調(diào)整注漿壓力。

3.3 確定注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

在注漿加固實(shí)施中要根據(jù)施工方案以及質(zhì)量要求制定注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)墻面砂漿溢出漿液或使砂漿縫隙張開(kāi)或注漿壓力達(dá)到0.5Mpa或注漿口位置吸收料速度達(dá)到0.6L/min且延續(xù)30min時(shí)，可以確定注漿施工結(jié)束。

完成注漿之后，還要檢測(cè)墩臺(tái)及其周邊土體的承載能力，要保證承載力超過(guò)135KPa。對(duì)于存在淤泥的地區(qū)，要保證承載力超過(guò)90KPa。對(duì)于復(fù)合地基，需要保證承載能力超過(guò)130KPa [4]。

3.4 施工準(zhǔn)備工作

在注漿施工前，需要對(duì)攪拌車和電機(jī)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，保證滿足施工需求。將注漿需要的水泥、添加劑等材料準(zhǔn)備到場(chǎng)。配置專業(yè)能力強(qiáng)的技術(shù)人員和施工人員進(jìn)行施工，合理安排施工進(jìn)度，組織施工現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量控制和監(jiān)督人員。

3.5 注漿工藝技術(shù)

3.5.1 成孔

采用直徑為88mm的鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆孔要正對(duì)鉆孔位置展開(kāi)施工，避免出現(xiàn)偏離的情況，等到鉆頭鉆入之后，則需要注意保護(hù)孔壁。在鉆孔的過(guò)程中如果遇到粉性土，那么則需要下入導(dǎo)管，并且通過(guò)打撈砂筒的方式將鉆機(jī)送入到黏性土之中。

3.5.2 安放注漿管

完成鉆孔工作后，要將注漿管進(jìn)行安放，封堵孔口，避免漿液外流。并且還要將花管外壁包裹上軟橡皮，避免泥沙進(jìn)入其中。

3.5.3 注漿

在攪拌注漿施工中，要控制好泥沙、煤灰可以充分?jǐn)嚢瑁苊獬霈F(xiàn)攪拌不均勻的問(wèn)題。在注漿過(guò)程中，要嚴(yán)格遵照施工標(biāo)準(zhǔn)展開(kāi)，一般情況下，要從上至下、隔孔展開(kāi)灌注，等到注漿口位置達(dá)到飽滿密實(shí)的時(shí)候，停止注漿工作。注漿過(guò)程中派專人進(jìn)行觀察，防止注漿壓力過(guò)大造成墻體破壞。

3.5.4 封堵孔口

在注漿結(jié)束之后需及時(shí)封堵孔口，并且在封堵之后的一天后對(duì)孔口進(jìn)行檢查，如果漿液有所下降，則需要進(jìn)行補(bǔ)漿。

3.6 加固效果驗(yàn)證

在對(duì)臺(tái)身墻體裂縫進(jìn)行注漿加固過(guò)程中，當(dāng)壓力達(dá)到0.4Mpa時(shí)墻體裂縫由漿液溢出，說(shuō)明墩臺(tái)內(nèi)部的孔縫已充填密實(shí)。另對(duì)臺(tái)身砌體取樣檢測(cè)后，可見(jiàn)片石之間的空隙均已被漿液填充。由此證明對(duì)墩臺(tái)裂縫的注漿處治效果達(dá)到了修復(fù)方案的要求。

4 結(jié)論

綜上所述，本文先是分析了砌石橋梁墩臺(tái)出現(xiàn)縱向裂縫、橫向裂縫、表面裂縫等幾種裂縫的形式以及原因，然后研究了注漿法的加固原理和施工優(yōu)點(diǎn)，其次結(jié)合一個(gè)具體的加固案例重點(diǎn)研究了注漿法加固技術(shù)對(duì)墩臺(tái)裂縫病害處治的應(yīng)用。對(duì)漿液材料、漿液配比、布孔方案、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、注漿工藝等幾個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了闡述，后經(jīng)科學(xué)檢測(cè)墩臺(tái)的裂縫病害得到了有效的處治，承載強(qiáng)度得到了提高，證明注漿加固效果較好，可以在同類工程中得到推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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[3]林源鋒.對(duì)片石砌橋臺(tái)病害成因及防治技術(shù)的分析[J].建材與裝飾，2007（08）：256-259.

[4]閆忠峰.鐵路橋梁隧道工程施工中灌漿法加固技術(shù)的應(yīng)用分析[J].價(jià)值工程，2018，37（16）：149-150.