鐵路橋梁隧道工程中灌漿技術的應用研究

李奎雙

（廣東廣汕鐵路有限責任公司，廣州 510000）

1 引言

目前，在鐵路橋梁隧道施工當中，灌漿技術已相對成熟，在鐵路橋梁隧道等施工中得到廣泛應用。當工程中出現(xiàn)裂縫等問題時，可采用灌漿技術對裂縫進行修補[1]。根據(jù)工程的實際需求，可以采用氣壓或液壓的方式將漿液壓入裂縫中，從而修補裂縫。由于灌漿技術的材料結(jié)合力良好、強度較高且施工方式較為經(jīng)濟，在鐵路橋梁隧道施工中得到了廣泛的應用[2]。本文對灌漿技術的原理及優(yōu)勢進行分析，結(jié)合施工中常出現(xiàn)的問題，對其在鐵路橋梁隧道施工的實際應用進行探討。

2 灌漿技術概述

2.1 灌漿技術原理

灌漿技術是將水泥、砂、黏土、水和特殊添加劑按照相應的比例混合成為灌注砂漿，然后通過鉆孔、管道安裝、灌漿、封堵的流程，將水泥漿液通過高壓注入裂縫中，待其凝固轉(zhuǎn)化成漿柱體后，便與工程基體緊密結(jié)合，從而夯實地基。在路橋隧道施工中，注漿可分為高壓注漿和低壓注漿兩種形式。常用的方法是高壓灌漿[3]。

2.2 灌漿技術優(yōu)勢

灌漿技術的主要優(yōu)勢表現(xiàn)在：

1）利用水泥砂漿填充縫隙可以有效避免工程出現(xiàn)裂紋擴大、滲透等風險。灌漿技術可以提高工程的整體密實性，使工程具有較強的防滲能力。

2）灌漿技術所使用的水泥砂漿要比工程本體強度更高，水泥砂漿在凝固后，可以有效提高工程整體的強度，對整體結(jié)構(gòu)起到加固作用。

3）采用灌漿技術可以在一定程度上恢復隧道因不均勻沉降引起的形變。

由此可以看出，灌漿技術經(jīng)過不斷應用與發(fā)展，技術已較為成熟完善，可以便捷、有效地提高工程的安全性，對鐵路橋隧道施工具有不可或缺的意義[4]。

3 鐵路橋梁、隧道施工中灌漿技術的應用

3.1 鐵路橋梁施工中的應用

灌漿環(huán)節(jié)，應根據(jù)橋梁的實際情況制訂合理的灌漿方案，并做好灌漿前的各項工作。在進行灌漿工作之前，應做好基礎準備工作。例如，在灌漿前，有必要對灌漿設備進行基本檢測，并定期對灌漿機械設備進行保養(yǎng)，以確保設備在使用過程中不會出現(xiàn)故障。在灌漿施工前做好測定試驗，確定灌漿的距離與漿液擴散的半徑。在確定了這些基本因素后，應根據(jù)灌漿的實際情況調(diào)整灌漿配比，選擇最合適的灌漿配比[5]。

大多數(shù)鐵路、橋梁在使用一段時間后，都會受到嚴重的環(huán)境侵蝕、交通荷載等因素的影響，容易產(chǎn)生裂縫等問題。這些問題一旦出現(xiàn)而沒有及時處理，勢必會大幅縮短鐵路橋梁的使用壽命，甚至會在其基體產(chǎn)生較大、明顯的裂縫，增加橋梁、鐵路損毀的風險。因此，在鐵路橋梁保養(yǎng)維護工作中，在出現(xiàn)缺口事故后，應及時做好缺口的填補工作。裂紋問題出現(xiàn)后，需要在最短的時間內(nèi)，對裂紋問題進行修復。要對裂縫進行標識，同時對裂縫的產(chǎn)生原因進行分析，然后結(jié)合不同的裂縫原因，選擇合適的灌漿工藝和灌漿材料，并對整個問題、原因及補救措施進行詳細的記錄[6]。

3.2 鐵路隧道施工中的應用

鐵路隧道施工工程是一項非常復雜的工程，有許多外部和內(nèi)部的干擾因素，如丘陵、盆地、溶洞、嶺谷等復雜地貌。在隧道施工項目中采用灌漿加固技術，可有效幫助其解決裂縫、松動等問題，提高工程的整體質(zhì)量，有效地填補洞口，堵塞水流，從而提高隧道結(jié)構(gòu)的整體防滲性能，增強隧道的整體強度[7]。

在鐵路隧道施工中，出現(xiàn)裂紋問題后，為了有效開展灌漿施工內(nèi)容，必須首先診斷隧道內(nèi)存在的裂縫部位，根據(jù)各個基本因素判斷裂縫問題的成因，然后再通過標準化灌漿技術，明確可能存在的問題，以從根本上有效解決現(xiàn)場裂縫問題。

在灌漿技術工作中，應根據(jù)基礎材料和問題實際情況制訂合理的灌漿方案。但在實際施工過程中，為了降低鉆孔灌漿裂縫的發(fā)生率和鉆孔灌漿的難度，在鉆孔成孔后，應嚴格布置灌漿管，并根據(jù)具體標準和要求通過專用管提高灌漿水平，以保證最終的施工效果。由于灌漿固化需要一定的時間，這也意味著灌漿內(nèi)柱的總承載力必然會不斷提高，因此，在這一過程中應合理控制灌漿配比，不斷優(yōu)化配合比。其次，為了解決隧道的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)問題，應及時進行加固工作，以避免隧道地表沉陷。如果隧道帷幕位置存在裂縫，在進行防滲灌漿前必須先進行帷幕灌漿。因此，在鋼結(jié)構(gòu)建設施工過程中，往往需要提前設計，預留孔洞，以便于后續(xù)灌漿工程的開展。根據(jù)工程的具體情況，制訂科學、合理的施工方案，有效地控制工程參數(shù)。最后，在隧道施工中，應注重灌漿管理，以預防為主，做好鐵路隧道的維修保養(yǎng)，最終使灌漿技術發(fā)揮其作用[8]。

4 灌漿技術的施工注意事項

在鐵路橋梁隧道施工過程中，質(zhì)量問題嚴重影響著整個工程的安全性與經(jīng)濟性，嚴重者甚至需要重新返工。根據(jù)以往的施工現(xiàn)場經(jīng)驗與總結(jié)分析，施工工藝需要非常系統(tǒng)的操作和施工方案。所有的工人都必須嚴格按照計劃進行施工。其中各流程注意事項如下。

4.1 鉆孔注意事項

1）鉆孔前需確定充分考量隧道施工現(xiàn)場情況，科學挑選相符合的灌漿技術，結(jié)合不同灌漿技術產(chǎn)生的優(yōu)勢和流程，確定鉆孔模式。

2）在鉆孔前，需對鉆孔器械與設備進行檢查、保養(yǎng)，以提高隧道施工現(xiàn)場的鉆孔效率與安全性，從而縮短鐵路橋梁隧道的整體施工周期。

3）打孔時要求鉆孔與鉆孔面的保持垂直，誤差范圍控制在±1%以內(nèi)。

4）當打孔中遇到有水流涌出時，打孔人員需立即停止作業(yè)，并通過加壓、灌漿等方式，堵住涌水孔。

4.2 管道安裝注意事項

在特殊環(huán)境施工時，為了避免普通灌漿管道在使用中產(chǎn)生外壁裂縫，影響整個工程的安全性與實用性，可以為灌漿管外部包裹上一層軟膠質(zhì)保護套，使灌漿管在軟膠套的保護下，不易流入泥沙，起到雙層防護的作用。

4.3 攪拌注意事項

1）檢查材料配比：一定要嚴格按照灌漿技術要求配比材料進行攪拌。

2）攪拌要求：在攪拌時，需保持勻速、朝一個方向進行攪拌，不宜過快，也不可隨意改變攪拌的方向。在攪拌超過30 s后，可根據(jù)攪拌情況，適當調(diào)整攪拌的速度。

3）砂漿完成攪拌后，應盡量在2 h 內(nèi)使用完畢，以免長時間使用后出現(xiàn)結(jié)塊或變質(zhì)等問題，影響灌漿施工質(zhì)量[9]。

4.4 灌漿注意事項

1）灌漿前，應對灌漿使用的設備、管路、灌漿孔的狀態(tài)進行安全檢查，避免其在灌漿施工時出現(xiàn)故障，對人員與財產(chǎn)產(chǎn)生損害。并清理好施工現(xiàn)場，避免出現(xiàn)的雜物進入灌漿孔影響漿柱的結(jié)合度。

2）按照要求做好注水試驗工作。灌漿操作人員必須要佩戴好相應的防護用具，若發(fā)現(xiàn)灌漿壓力異常時，要及時遠離灌漿口，避免灌漿管道爆裂傷人。

3）對現(xiàn)場灌漿操作人員做好培訓、監(jiān)督工作，確保其嚴格按照灌漿操作規(guī)程施工，避免其因個人意愿，出現(xiàn)違規(guī)操作的情況。

4）灌漿時，要求按由下到上的順序進行，先從低位的灌漿孔灌注，使氣體從高處孔排出。待到高位灌注孔溢出漿液之后，再將低位灌注孔封堵，從高位孔向下反復灌漿，直到高位孔灌滿為止。

5）注漿壓力設定需根據(jù)襯砌界溝的厚度決定，還需要考慮內(nèi)部鋼筋的布置情況。

6）灌漿時，確保連續(xù)性，直至灌漿結(jié)束。如果灌漿中斷，應立即清孔并重新灌漿。

7）通常灌漿壓力不超過1.2 MPa，地表等部位出現(xiàn)冒漿時，需立即采取灌漿防護措施，間歇灌漿可以降低壓力。灌漿后應對地基承載力進行檢測。灌漿后地基承載力可達300 kPa，遠遠超過130 kPa 的標準。如果灌漿壓力突然增加，可以用水、水泥砂漿代替，使灌漿壓力得以恢復，然后灌漿，如果灌漿壓力沒有恢復到正常標準，需要停止灌漿，并檢查灌漿管是否堵塞；如果灌漿壓力很高，在灌漿過程中長時間保持不變，需要立即改變灌漿配比和灌漿濃度，縮短凝膠時間，應根據(jù)凝膠時間嚴格控制灌漿停留時間。

8）當灌漿壓力達標后，以10 L/min 左右的流速保持灌漿10 min，最大灌漿量不得超過20 L/min[10]。

4.5 灌漿孔封堵注意事項

1）灌漿孔封堵過程中，操作人員需確定裂縫處或者孔洞中的漿液是否已經(jīng)壓實，然后才可以進封堵處理，并將封口修理平整，做好保護工作。

2）當漿液凝固后需立即對灌漿孔進行封堵，確保其灌漿孔的密封性。

3）在封孔作業(yè)完成1 h以后，觀察灌漿孔封堵狀況。在檢查過程中，一旦發(fā)現(xiàn)孔洞內(nèi)部的漿液液面出現(xiàn)下降情況，在充分考慮隧道施工的基礎上，采取相應的灌漿補漿措施，使灌漿孔內(nèi)漿液達到頂面[11]。

5 結(jié)語

綜上所述，在鐵路橋梁隧道施工中灌漿加固技術雖已較為成熟，但由于其技術標準的嚴格性與施工的危險性，在實際施工中仍會出現(xiàn)較多問題與事故，因此，也要求工作人員操作時具備較高的專業(yè)水準。只有科學、嚴謹?shù)剡\用灌漿技術，才能更好地提升鐵路橋梁隧道的強度，延長其使用壽命，減少施工成本的投入，保證交通道路的安全，有效地提高鐵路橋梁隧道工程的整體質(zhì)量。