橋梁隧道灌漿施工流程與技術要點分析

黃遠亮

（江西省交通投資集團有限責任公司項目建設管理公司，江西 南昌 330052）

0 引言

灌漿施工在橋梁隧道工程中的加固、裂縫填補、后期養護過程中具有廣泛的應用。灌漿施工的本質就是通過預埋管或者鉆孔的方法，將符合工程設計的漿液（具有凝膠性和流動性），按照預定的配比、壓力注入地層或者是建筑物的縫隙之中，使之結塊成硬體后，以達到增加強度和防滲透的目的。灌漿施工可以按照施工目的分為固結灌漿、回填灌漿、接觸灌漿、接縫灌漿等，按照注入材料可以分為水泥漿、水泥砂漿和化學漿等[1]。

灌漿施工不受周邊施工環境限制，方便快捷。對于不能夠拆除或變動的結構性隧道區域，或者是受到周邊設施限制的區域，都可以直接采用灌漿達到其需求。灌漿施工粘結效果好，抗滲透性強。灌漿具有提高巖石的整體強度并進一步恢復混凝土基本結構的作用，同時通過把漿液注入到結構內層，使其密實粘結，起到更好的防水性能[2]。既然灌漿施工技術優勢突出，用好才是關鍵?，F結合實際工程案例，圍繞“用好灌漿施工技術”之目的就橋梁隧道灌漿施工的流程與技術要點進行分析，以供相關人員參考。

1 工程概況

本工程為大慶至廣州高速公路是國家高速公路網“7918”中的“縱5線”，也是江西省高速公路規劃網“4縱6橫8射”高速公路主骨架中的“第三縱”，是縱貫我國東北、華北、華中和華南廣大區域的交通運輸大動脈，是江西省通往珠三角地區、加強對外聯系的南北主通道，在江西省高速公路網中具有十分顯要的地位。本項目的建設對于完善贛州市公路網，改善贛州市的交通條件和投資環境，繁榮地方經濟，促進贛州市及周邊地區的經濟發展都具有極為重要的意義。本項目主線起訖樁號：K37+620～K43+420，全長5.8km。

本工程地處低山丘陵地區，水文地質條件較差，巖土條件多為軟弱圍巖，其圍巖分級及襯砌類型見表1。本工程采用單側壁施工開挖，在本次隧道結構工程施工過程中，根據施工方案，擬定在超前支護和初期支護兩個施工重要內容中進行灌漿施工作業。其中超前支護施工階段，灌漿作業集中在管棚注漿與小導管注漿施工兩個部分，初期支護施工中則是對中空錨桿的灌漿施工。

表1 圍巖分級及襯砌類型表

2 灌漿施工流程與技術要點分析

2.1 灌漿施工流程

2.1.1 超前支護灌漿施工流程

本工程超前支護管棚引孔頂入法施工工藝流程見圖1。

圖1 長管棚引孔頂入法施工工藝流程圖

（1）鉆孔施工。在本次工程中，根據實際的施工需求選擇鉆頭截面，其直徑為115mm。根據本工程低山丘陵的巖土特性，施工過程中對于巖質較好的采用一次成孔的方式。鉆機開鉆時，應低速低壓，待成孔10m后可根據地質情況逐漸調整鉆速及風壓。同時鉆進過程中經常檢查鉆孔位置，并根據鉆機鉆進的狀態判斷成孔質量，及時處理鉆進過程中出現的事故，若鉆進時產生塌孔、卡鉆時，需補注漿后再鉆進。

（2）清孔檢驗。為了保證孔洞鉆進滿足質量標準，用潛孔鉆鉆桿配合鉆頭進行反復掃孔，清除浮渣，確保孔徑、孔深符合要求，防止堵孔。除此之外，還可以利用高壓風從孔底向孔口清理鉆渣，利用測斜儀檢測孔深、傾角、外插角。

（3）鋼管安裝。本工程在注漿作業之前，需要做好鋼管安裝工作。鋼管采用絲口連接，鋼管接頭采用絲口長度不小于15cm厚套管進行連接，棚管四周間隔30cm設置梅花型鉆6～10mm的注漿孔（靠開挖面3.0m的棚管不鉆孔）；管棚接長時，先將第一節鋼管頂入鉆好的孔內，再逐根連接；第一根鋼管前端焊上合金鋼片空心鉆頭，以防管頭頂彎或劈裂。

（4）注漿作業。長管棚注漿按照固結管棚周圍有限范圍內土體設計，漿液擴散半徑不小于0.5m，采用先上后下、先單液漿、后雙液漿、先稀后濃的注漿原則。本工程采用水泥漿水灰比為1∶1，水玻璃濃度為35波美度的漿液，注漿壓力設計初壓為1.0MPa，終壓為2.0MPa。施工作業過程中采用液壓注漿泵將雙液漿注入管棚鋼管內，初壓0.5～1.0MPa，終壓2.0MPa，持壓10min后停止注漿。當注漿量超限，未達到2.0MPa壓力要求時，采用調整漿液濃度繼續注漿，直至符合注漿質量標準，確保鉆孔周圍巖體與鋼管周圍孔隙均為漿液充填，最后終止注漿。注漿時嚴格注漿原則與順序進行施工，注漿時先灌注“單”號孔，一周后再灌注“雙”號孔。為了增強管棚的剛度和強度，安裝好有孔鋼花管后即對孔內注漿，注漿結束后用M30水泥砂漿填充鋼管[3]。

2.1.2 初期支護灌漿施工流程

本工程初期支護錨桿施工工序中進行了灌漿。中空錨桿安裝及注漿施工過程如下：安裝前，應檢查錨桿體的注漿孔是否暢通，若有異物堵塞，應及時清理；中空注漿錨桿施工時應保持中空通暢，并留有專門排氣孔；螺母應在砂漿初凝后擰緊，并使墊板與噴射混凝土面緊密接觸；注漿過程中，注漿壓力應保持在設計值，待排氣口出漿后，方停止灌漿，注漿料由桿體中孔灌入，上仰孔應設置止漿塞和排氣孔。

2.2 灌漿施工技術控制要點

2.2.1 施工前階段

灌漿施工前階段，應做好充足的準備工作。主要包括前期灌漿設計方案、灌漿材料配制以及成孔操作。

（1）灌漿設計方案。出于不同工程目的，灌漿施工設計方案將會有所變動。通常情況下，灌漿施工設計首先需要考慮現場施工的實際情況，要做好相應的協調，要從施工活動整體性、協調性以及實踐性綜合考慮。要考慮灌漿方案與各項施工工序的有序鏈接，確保整體工序流程的施工流暢。在實際灌漿方案制定過程中，通常最關鍵的內容為灌漿壓力的設定，這是由于灌漿技術基礎條件就是在壓力作用下，將漿液灌注到目標結構中。如果壓力設定不合理，勢必會嚴重影響到后續灌漿的充分性和可行性[4-5]。基于此，在灌漿方案的設計過程中，要充分做好前期勘查、勘探工作，要明確灌漿施工的目的，圍繞最終需要達到的承載力以及穩定性要求，合理設定最優灌漿處理壓力。并且需要進行反復的驗證和施工虛擬，以實現灌漿方案的優化，避免各種隱患和制約因素。

（2）漿液制備。漿料質量對灌漿施工影響較大，灌漿材料的制備過程十分重要，只有完全達到設計要求才能夠確保灌漿質量結果。常規情況下，橋梁隧道工程灌漿材料往往為非化學漿液，比如水泥漿液或者是水泥膨潤土漿液等，都可以作為隧道工程灌漿技術的主要材料，在施工應用后能夠發揮應有加固效果。在具體選用灌漿材料時，需要綜合考慮隧道工程地質條件、周圍環境因素以及最終加固目的，以此更好地凸顯灌漿材料的應用價值。在灌漿材料的制備中，要嚴格控制配合比比例，結合不同灌漿材料類型進行原材料的嚴格規定，以求更好實現應用效果，比如對于水泥和水的添加比例就需要精細化調控，避免干擾后續灌漿技術的操作效果[6]。

（3）成孔操作。成孔關系到灌漿的可行性。孔洞的標準將會嚴重影響灌漿施工的連續性、高效性，其施工過程也需要重點控制。為了進一步確保孔洞質量滿足設計標準，在其鉆孔施工過程中，一是需要結合周圍巖土結構選擇合適的機具和鉆頭；應結合灌漿區域的實際情況，選擇適合的機具、適合的鉆入角度、深度等，以輔助后續灌漿作業開展。比起孔洞角度、鉆進深度等的施工控制，孔洞清理、驗孔等環節的施工控制容易被忽略，事實上，針對灌漿施工操作的清孔工作也十分重要，嚴格控制將能夠進一步降低灌漿施工出現異常。

2.2.2 施工執行階段

隧道工程中，灌漿施工執行階段還需要重點考慮注漿方式。不同的注漿方式，其細小處的施工操作各不相同。注漿方式可以分為純壓式灌漿法和循環式灌漿法，區別在于壓入漿料是否過多，是否返回攪拌機。純壓式灌漿多采用化學灌漿施工，多為定量灌漿。而循環式灌漿法則是通過注入遠大于裂縫吸收漿量的形式，以確保裂縫處能夠滿足最大漿料吸收，多余的漿量通過負壓循環進入攪拌機，通常固結灌漿施工采用循環灌漿。

在灌漿施工過程中，較為常見的施工問題包括灌漿中斷、串漿、冒漿以及返漿的現象，一旦出現這些問題，現場施工應當立即停止，并在現場迅速查明原因，采取一定的安全措施后才能夠恢復注漿[7]。

除此之外，注漿施工還需要采取一系列的現場施工組織、材料管理以及人員管理，以確保施工質量。包括對注漿設備和管路的檢查，要確保閥門正常開啟，管路連接嚴密牢靠，注漿管符合高壓的需求。對注漿人員的安全管理包括有戴好防護工具入護目鏡、口罩及橡膠手套等，配漿人員需要持續觀察吸漿情況，確保漿液配比適中，不出現吸空現象。

2.2.3 施工完成階段

施工完成階段封口處理是注漿施工的最后一個步驟，其重要性不言而喻。其技術要點為：一是要注意把控封孔的時機。封孔的重要前提是確保灌漿充分飽滿，在此前提下要做到及時、可靠地封孔。尤其要避免封孔與灌漿施工結束后的時間差過長[8]，導致結構加固效果受損。二是要檢驗灌漿施工效果，檢驗工作一般需要分多次進行。其中最初封口完后的24h內，更是需要實時觀察了解其狀況，如果發現存在較為明顯的漿液下降問題，則應該及時聯系相關人員進行恰當補漿，補漿所用漿液材料要和原漿液一致，避免兩者存在明顯不融合問題，確保補漿能夠達到預定高度，然后進一步予以實時觀察和調整。在灌漿施工結束的若干天后，可以通過鉆孔進行壓水試驗，對灌漿施工進行質量檢驗，常用的方法包括巖心實驗檢查、工程物理勘探檢查等。

2.3 灌漿施工質量控制要點

從施工管理角度來看，灌漿施工質量保證還需要進行嚴格的材料控制管理、設備控制管理以及施作人員的培訓。

2.3.1 重視材料控制

按照注漿設計應優先采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥。材料進場時，必須按批次對其品種、級別、包裝或散裝倉號、出廠日期等進行驗收，并對其強度、凝結時間、安定性進行試驗。當在使用中對材料質量有懷疑或者出廠日期超過3個月時，必須再次進行強度試驗，并按試驗結果使用。

2.3.2 加強設備控制

鉆孔機械施工參數滿足施工要求。機械設備滿足灌漿施工進度控制需求，確?，F場施工的連貫性及可行性。要做好機械設備的日常養護工作，所有儀表儀器都需要確保正常狀態后才能投入施工使用。

2.3.3 注重施工培訓

主要包括施工制度培訓和施工技術培訓兩個部分。需要嚴格按照施工組織設計和施工管理制度對注漿施工人員進行進場前技術培訓，明確施工質量要求、進度計劃等；進行技術交底，明確質量控制辦法等；讓施工人員明確對于施工質量不符合要求的，應該及時按照返修、驗收的程序進行相關處理。

3 結束語

綜上所述，對于橋梁隧道工程而言，灌漿施工的主要目的是為了進一步保證隧道開挖框架結構的穩定和安全，起到加固粘接和防滲漏的作用。灌漿施工具有相對嚴謹的施工流程及標準，要想確保施工質量，必須嚴格按照施工設計方案，做好施工前的材料和設備準備，在施工過程中重點觀測注漿效果、實時施工情況，施工完成后需要重點進行封口操作及質量檢驗。