灌漿法在公路橋梁隧道施工中的應用分析

王迎暉

山西省晉城北公路管理段 山西晉城 048000

隨著公路網路的擴大，沿線遇到的地質條件、水文條件更為特殊，橋梁和隧道成為重要的路線敷設形式，例如利用橋梁跨越河流和峽谷，利用隧道穿越方式來保證路線的順直性。但橋梁、隧道的施工環境復雜，存在諸多不可抗力因素，結構以及現場巖土體有失穩的可能，此時合理采用灌漿加固方法顯得至關重要，值得圍繞該項施工方法做深入的探討，形成準確的認識后，再將其應用到位。

1 工程概況

某橋梁工程全長45.23km，路橋隧道占比約30%。其中，隧道采用22m寬的整體式路基和9.96m寬的分離式路基。隧道設計速度100km/h，現場地質條件復雜多樣且頗為特殊，貫通段以砂巖和英砂巖為主，有山泉水流經，在采取爆破措施時，易由于參數不合理、作業不規范等原因而誘發泥石流、內部開裂等問題。對此，項目采用灌漿法，經過灌漿施工后，依托于漿液的固結作用，保證結構的穩定性，規避隧道質量缺陷。

2 灌漿法的應用原理、優勢及具體方法

2.1 灌漿法的應用原理

以水泥、砂、粘土、水、添加劑為主要的原材料，按照特定的比例選取適量材料并予以充分的拌和，制得均勻性較好的砂漿，將其灌注至預先鉆進成型且得到清理的孔洞內，水泥砂漿在固結過程中將連同待加固結構共同組成完整穩定的整體，達到加固的效果。灌漿法是公路橋梁隧道施工中的重要方法，其還能夠填補結構的裂縫，避免結構表觀質量問題以及受力異常。在路橋隧道工程中，根據注漿壓力的不同，分為高壓注漿和低壓注漿兩種形式，通常前者的應用更為廣泛，即壓力作用更強，有效地將漿液推送至特定的加固區域后，漿液的填充更加飽滿，隨之取得良好的加固效果[1-2]。

圖1 灌漿原理示意圖

2.2 灌漿法的應用優勢

灌漿法在公路橋梁隧道中的應用優勢突出，主要體現在如下幾方面：

在壓力作用下，注入的水泥砂漿有效填充縫隙，其在逐步凝固的過程中促進待加固結構力學性能的提升，漿液與結構共同結合，達到“化零為整”的加固效果。

灌漿法的應用有利于規避結構滲漏問題，即漿液填充至縫隙內，消除滲漏水通道。

灌漿法對水泥砂漿的質量提出較高的要求，其強度通常高于結構本體，有助于提高隧道結構的強度。

因不均勻沉降的存在，導致隧道發生不同程度的偏移，而灌漿法的應用則能夠較好地解決該問題，使隧道整體結構在形態、穩定性方面均達到要求。

圖2 灌漿法施工工藝流程圖

2.3 灌漿方法

較為常見的有如下幾種：

（1）填充灌漿。在地質性坍塌或是存在大規模裂縫時，宜采用填充灌漿方法。

（2）壓密灌漿法。在高壓作用下，將制備的高濃度漿液注入孔縫內。施工常采用高壓脈沖泵等相關裝置，注漿壓力控制在20-40MPa，由于壓力作用較強，噴出的漿液將對土體帶來切割作用，使土粒從土體上剝落。此時，細小的土體被注入的漿液置換，順著漿液的流動而被推動到土面上；還有部分土粒與漿液結合，經過攪拌后得到均勻性較好的混合體，兩者共同凝固，產生穩定可靠的固結體，擠入巖縫后起到加固的作用。對噴射流移動方向進行調整后，固結體的形狀也隨之改變，因此施工中需要根據具體情況以及要求控制噴射流的移動方向[3]。

（3）滲透灌漿。橋梁地基加固、隧道側壁修補施工中常采用的是滲透灌漿方法，經過注漿后，將漿液推送至巖土層，通過漿液的應用，與周邊的巖土體共同組成穩定的整體，此時巖土層的強度較之于未處理前有明顯的提高。

（4）電動化學灌漿法。首先確定待加固的巖層，在該處確定好正負兩極后，將插至底層的正極接入金屬管內，與電源的正極連接，以便組織灌漿作業。從適用性的角度來看，電動化學灌漿法常被應用于橋梁基礎加固中，漿液固結后基礎結構的完整性和穩定性均得到改善。

3 灌漿法在公路橋梁隧道工程中的應用

3.1 施工準備

全面的準備是灌漿施工作業正式開展的關鍵前提，主要考慮三個方面：①深入現場做全面的勘察，明確地形、地質、水文、氣候等自然條件，對公路橋梁隧道的施工環境形成準確的認識，將采集的信息作為施工方案編制時的參考。②合理配置施工隊伍，落實持證上崗制度，由具有資質的員工參與施工。③根據施工方案，配備材料、機械設備，進場時加強對材料質量以及機械設備性能的檢驗，夯實物資基礎[4]。

3.2 施工要求

嚴格依據施工標準開展各項工作，富有流程性地推進施工進程，盡可能避免工序交叉的情況。對于無特定圍巖加固施工標準的，則密切關注現場環境，動態調整施工方案，盡可能提高各項工作的規范性。漿液被有效注入待加固區域的關鍵在于得到特定壓力的支持，不同壓力條件下的灌漿施工效果存在差異。在正式灌漿前，需組織灌漿試驗，確定最具適用性的壓力控制值，后續依據該值灌漿；遇施工條件改變的情況時，動態優化灌漿壓力。灌漿量也是灌漿施工中的重點控制對象，其并無固定值，因此根據實際情況以及需求而定，有必要預留出額外漿液，確保在突發異常狀況時漿液能夠及時供應，避免施工中斷。通常，實際準備的漿液量以理論值的1.2倍較為合適。灌漿孔吸收量在0.6L/min以內且有逐步減小的變化時，表明孔內灌漿達到飽滿狀態，可結束灌漿作業。經過灌漿施工后，軟土圍巖的承載力需達到90kPa及以上，復合型圍巖的該值需達到135kPa及以上。

3.3 灌漿材料的選取

灌漿材料的性能會直接影響灌漿效果，因此在漿液拌制階段加強質量控制極具必要性。在漿液的生產中，配比必須得當，其是影響漿液性能的關鍵指標，應加以控制?，F階段，灌漿主劑主要采用的是粒狀漿材、化學漿材兩類，各自均有其獨特的應用優勢。

粒狀漿材。原材料包含水泥、瀝青、粘土等，按照一定的比例混合而成，優勢在于制備工藝簡單、造價較低，因此在多數公路橋梁隧道工程中取得廣泛的應用。

化學漿材。漿液的灌注覆蓋面較廣，灌注效果良好。

3.4 灌漿加固施工方案

3.4.1 鉆進成孔

鉆孔采用的是半徑為40mm的鉆頭，沿著與鉆孔面垂直的方向打孔，期間加強對垂直度的檢測與控制，保證全程的垂直度誤差均在±1%以內。鉆孔深度范圍內可能存在特殊的地質條件，在本工程中則有粉狀土壤，此時先下入導管用于防護孔壁（以防粉塵泥沙混入孔內，否則會造成堵塞），而后再繼續鉆孔，直至達到設定深度要求為止。鉆孔后清理內部的巖粉等雜物，將孔內沉渣厚度控制在許可范圍內，并檢測孔位、孔深、孔徑等參數，確保各自均滿足要求。

3.4.2 安裝灌漿管道

鉆孔成型后，向其中安裝灌漿管道。道路橋梁施工環境復雜，若采用普通灌漿管道，容易受施工擾動等作用而損傷管材，例如管壁出現裂縫，此時部分注入的漿液沿著裂縫向外流出，材料浪費量增加，且注漿的密實性難以得到保證，影響最終的加固效果。為有效規避該類問題，在安裝灌漿管時采取防護措施，即在其外部包裹軟膠保護層，用于緩沖，以免管壁與周邊孔洞直接接觸而破裂。灌漿管道鋪設至指定位置后，進一步檢查鉆孔孔隙以及管道銜接部位的孔隙，對其采取填補處理措施，提升嚴密性。

3.4.3 拌制水泥砂漿

根據試驗確定的配比選擇原材料，沿一個方向連續攪拌，制得均勻的混合料。攪拌時盡可能保持勻速，時間不短于30s，期間觀察水泥砂漿的實際狀況，靈活調整攪拌速度，確保在攪拌全過程中均無砂漿離析、沉淀等質量問題。遵循隨拌隨用的原則，將拌制好的水泥砂漿轉至現場，盡快投入使用，通常中途間歇時間在2h以內，否則砂漿易初凝或變質。在本次公路橋梁隧道施工中，拌制原材料選用的是42.5硅酸鹽水泥、粒徑不超過3mm的集料，并輔以適量水玻璃、粉煤灰等外加劑，借助此類材料提高砂漿的性能。

3.4.4 正式灌漿

灌漿施工量較大，為富有秩序性地推進施工進程，采取分區段灌漿的方法，單個區段的長度不大于50m。灌漿后，隨即采取封堵措施，避免漿液流出。按照自下而上的順序灌漿，在底處孔灌漿時，隨著漿液注入量的增加，氣體在漿液的推送作用下從高處孔排出，并在某時間節點出現高處孔溢漿現象，此時隨即將底處孔封堵，再進一步從高處孔開始注漿，迫使漿液向下推送，以保證注漿的飽滿性。注漿時，根據漿液的流動性、內部鋼筋分布情況等靈活控制注漿壓力，但避免壓力異常波動。

注漿遵循連續性原則，盡可能避免中途中斷。因材料供應不足、機械設備異?；蚱渌蚨袛鄷r，隨即掃孔并復灌。在本工程中，采用的是分階段（兩次）灌漿的方法，首次為常壓注漿，從孔底開始逐步向上注入，待上孔溢出漿液后結束；經12h后再次安排注漿，此環節采取的是劈裂注漿的方法。第一、二次注漿時，漿液的水灰比不盡相同，分別為1:0.5、1:0.6。注漿時，根據現場實際情況靈活調整注漿參數，保證注漿壓力、注漿量以及注漿時間的合理性。通常，注漿壓力不大于1.2MPa，若在施工期間遇到地表冒漿、串漿問題，則隨即予以防護，并對注漿方法做出調整，例如間歇式注漿。注漿結束后，組織地基承載力的檢測工作，判斷注漿效果，實測值達到300kPa，滿足130kPa的要求。

3.4.5 灌漿孔封堵

灌漿壓力達到設定值后，仍需穩壓灌注10min，注漿量約為10L/min，目的在于保證漿液注入的飽滿性。注漿后，隨即對注漿口做封堵處理。

4 灌漿施工的注意事項

依托于灌漿法，有效解決公路橋梁隧道的裂縫、松動等缺陷，進而保證結構的穩定性。對于本工程而言，經過灌漿施工后，隧道孔洞得到有效的填充處理，力學性能有所改善，抗滲效果較好，實測結果顯示巖土體以及混凝土結構兩部分的強度增幅均超過120%?？傮w來看，灌漿法的應用效果良好，但其細節較多，必須予以高度的關注，具體做如下分析：

鉆孔期間發生突涌時，隨即暫停鉆進，采取加壓注漿堵口的方法有效封堵。

灌漿壓力異常升高時，轉為灌注清水的方法，待實測灌漿壓力回歸至正常水平后，繼續灌注；若實際灌漿壓力仍偏離正常值，則隨即暫停灌漿，拆除管道并做詳細的檢查，判斷其是否有堵塞，若有則予以處理。

進漿壓力長期偏高時，按照如下兩條思路應對：一是調整漿液的性能，例如對漿液的配比、濃度等參數加以改進，制得更適用于實際施工環境的漿液；二是采用間歇式灌漿的方法，用于降低灌漿的壓力，并根據漿液凝膠時間有效控制灌漿停留時長。

灌漿施工前做好技術交底和安全交底，使施工人員準確掌握實際情況、工程規范以及作業方法等內容，以便后續各項灌漿工作的高效開展；灌漿時加強檢查，例如灌漿管路的嚴密性、機械設備的穩定性，若存在異常則及時予以處理，避免施工裝置“帶病作業”；灌漿后，按照規范檢查，判斷灌漿施工效果，必要時補充灌漿或采取其它增強措施[5]。

5 結語

綜上所述，灌漿法在加固公路橋梁隧道時具有突出的作用。施工單位必須立足于實際情況，制定工作計劃，有序完成鉆孔、灌漿管安裝、漿液制備及灌注等工作，且加強對鉆孔質量、漿液性能、灌漿參數等關鍵內容的檢測與控制，全面保證灌漿施工效果。經過本文的分析，提出一些灌漿法在實際應用中的具體要點，希望給類似工程提供參考。