一種新型預埋注漿管施工工法探究

劉 帥，張文浩，肖 凱，朱靜偉

(1.山東省交通科學研究院，山東 濟南 250002;2.山東高速建設管理集團有限公司，山東 濟南 250002;3.山東省路橋集團有限公司，山東 濟南 250002)

1 引 言

在高速公路運營過程中如果發生橋頭搭板沉降，應首先確定沉降病害的嚴重程度，通過地質雷達、開槽檢查等方式進行判斷[1]。濰日高速公路濰坊連接線工程工期緊、施工任務重，臺背回填土不能通過較長時間的自然沉降而可能會出現后期搭板脫空的問題。為有效解決在后期運營過程中橋頭搭板可能存在的脫空、沉降等問題[2]，擬在本工程部分橋頭搭板施工中采用預埋注漿管的施工工藝。本工藝是在傳統垂直注漿技術的基礎上預先埋設注漿管，處理橋頭搭板工后沉降問題。該工藝不需要中斷交通、不破壞構造物的現有狀態，而使橋頭搭板脫空、沉降等問題得到良好的解決[3]。

2 橋頭搭板沉降危害及原因分析

2.1 橋頭搭板沉降危害

(1)降低行車的速度。為了避免汽車剎車減速，車輛顛簸跳動對行車的驅動能力有一定的影響，從而降低汽車運行速度，但是會導致道路功能降低，尤其是高速公路，突然減速不利于行車安全性。

(2)容易引起行車事故。汽車在橋頭搭板地區容易引起撞擊與顛簸，造成了駕乘人員嚴重不適，嚴重會影響到他們的正常操作，從而導致汽車失去控制，從而引發事故。

(3)影響橋梁的使用和車輛壽命。汽車運行到橋頭搭板處會受到沖擊力作用，導致汽車的結構部件使用性受影響，長期處于沖擊荷載作用下，橋梁的各部分結構也容易引起質量事故，增加養護維修頻率，降低橋梁的使用壽命[4]。

圖1 橋頭搭板結構示意圖

2.2 橋頭搭板沉降原因

造成橋頭搭板下沉的原因有很多，其中橋頭左右兩側剛柔過渡變形不一致，橋頭左右兩側設計不合理，橋頭材料選擇不當，橋頭基底處理不當，橋頭作業面不足，是造成主要原因[5]。

橋頭搭板以及橋臺結構，屬于剛性結構，自身壓縮幾乎為零；右側為與橋梁相連的道路結構體系，屬于柔性結構，左右兩側在剛度上差異大，導致在汽車荷載作用下，右側路基的變形量大于左側橋梁臺身的下沉量，形成了橋頭臺階，汽車在該處振動加劇，會導致橋梁結構被破壞[6]。

3 預埋注漿管施工工藝流程及操作要點

3.1 注漿管埋設施工工法特點

(1)預埋注漿管可選用鋼花管，鋼花管在使用前要經過防腐處理后才能埋設，防止鋼花管銹蝕。

(2)預埋注漿管應具備止回閥，可有效避免臺背填土進入管內，阻塞注漿管。

(3)使用鉆機進行鉆孔時嚴禁采用水鉆，鉆孔完畢后，校驗孔位、孔深及垂直度等是否符合相關要求。

(4)每排豎管通過L型管串聯，在路基邊側預留注漿口，后期注漿不需要中斷交通，即可處理橋頭搭板脫空、沉降等問題。

(5)臺背填土完成后，鉆機鉆孔預埋注漿管，可有效避免后期使用過程中鉆機鉆孔破壞現有結構物的完整性。

3.2 施工工藝流程

注漿管選取→選點布管→鉆孔→埋豎管→鋼花管頂面連接。

(1)注漿管選取

預埋注漿管宜選用鍍鋅鋼花管(也可采取其它防腐處理，防止鋼花管銹蝕)，優先選用具有止回閥功能的注漿管，避免填土進入造成阻塞(根據相關注漿經驗也可采用塑料膜纏繞的方式)。鋼花管直徑50 mm，管壁開孔直徑5 mm，每排4個孔、豎向間隔20 cm，長度約3 m。

考慮到盲溝的存在，避免后期注漿時的影響，第一排注漿鋼花管進行特殊開孔，其上半段1.8 m范圍不開孔，其余排注漿鋼花管采用常規開孔。

(2)選點布管

注漿管采用豎向埋置方案，埋置深度至少達到路床深度50%且不小于2 m；預埋管頂面設置在搭板混凝土墊層底面。

根據工程經驗注漿管預埋地點選在橋臺附近，路基容易出現下沉或者脫空處。為了防止鉆機在鉆孔時，鉆機破壞橋臺內部的鋼筋，第一處鉆孔位置與橋梁面板邊的距離要求大于50 cm。具體位置還要考慮實際注漿的面積、注漿的深度、橋梁搭板的尺寸、鉆孔的機具、操作人員的作業水平等現場確定。

預埋管按照 1.5 m×1.5 m 矩形網格布置，橫向第一排注漿管距離橋臺背墻0.5～1.0 m。考慮到本工程項目中背墻后方存在盲溝，將第一排注漿管定位與距離橋臺背墻0.8 m，縱向距離混凝土墊層兩側不小于0.5 m。

根據現場實際調研情況，盲溝位置與原設計相差較大，加之現場機械作業的誤差，盲溝實際尺寸較大。

(3)鉆孔

臺背填土完成后，根據搭板位置測量、標注相應的預埋管點位。采用風鉆鉆孔，鉆機安放到設計孔位上，鉆機就位后，進行水平校正，使鉆桿軸線垂直對準孔位，并固定好鉆機。

利用鉆頭在標注的注漿孔位置鉆孔至設計深度。要求鉆孔垂直，孔位誤差不大于5 cm，鉆孔深度不小于設計深度。鉆孔完畢后，校驗孔位、孔深及垂直度等是否符合相關要求，經驗收合格后方可移位進行下一個孔的鉆進。

(4)埋豎管

鉆孔檢驗合格后，在孔內放置鋼花管，插入透明膠條將鉆眼包裹，防止在沉管過程中堵塞，并用麻繩纏好鋼花管，以防漿液從孔壁處冒出來。由于鉆機提桿時，可能導致一部分土體流入孔中，導致插管困難，這時可在注漿管上安裝堵頭件，用重錘將鋼花管打到預定深度。

(5)鋼花管頂面連接

每一排豎向鋼花管頂部通過L型兩通管串聯在一根橫管上引出至路基邊坡側，并預留注漿口。同時考慮到耳墻、路肩寬度以及后期護欄安裝，為避免后期施工作業的影響，進行如下布置。

使用鐵刷對預留注漿孔進行處理，并用笤帚對施工作業區進行清掃，再使用吹風機進行清理。

4 注 漿

4.1 注漿材料

(1)注漿液制備時，水泥采用等級為42.5級的普通硅酸鹽水泥，日期要在出廠后兩個月內，水泥的各項指標參數要在規范標準范圍內，采用質量合格的水泥[7]。

(2)水泥漿的水灰比可采用0.5∶1。

(3)為了改善漿液性能，可在漿液拌制時加入如下外加劑(應按設計要求添加)：加速漿體凝固的水玻璃(或氯化鈣)，其模數應為3.0～3.3；水玻璃(或氯化鈣)摻量應通過試驗確定為2%；提高漿液擴散能力和可塑性的表面活性劑(或減水劑)，一般摻量為水泥用量0.3%～0.5%；高性能混凝土膨脹劑，一般摻量為6%～8%，含堿量要求在0.3%～0.4%[8]。

注漿漿體采用水灰比為1∶1的純水泥漿液，要求注漿漿液的28 d強度≥1.5 MPa，結石率≥90%，凝膠時間為3 h，可注時間不超過 30 min，析水率小于5%。

4.2 注漿

注漿順序應按照跳孔間隔注漿方式進行，以防止串漿，注漿時應采用先外圍，后內部的注漿施工方式。

終灌要求采用雙控原則，以注漿量和終灌壓力為雙控指標。當注漿孔的水泥用量達到設計用量且循環次數不少于4次，同時終灌壓力達設計要求且持續時間達10 min時，即可終止灌注[9]。

注漿時要在相應位置設置位移觀測樁，確保時時觀測橋臺結構和路面結構的位移情況。當前者出現水平位移大于5 mm，后者出現位移大于10 mm，則迅速停止注漿。

5 施工注意事項

5.1 雨季施工注意事項

濰日高速公路濰坊連接線工程施工期間降雨較多，為了保證工程施工的質量不受影響，雨期施工要提前做好準備。隨時關注天氣變化情況，根據天氣變化情況制定合理的施工方案，根據天氣變化適當調整工作計劃，主要準備措施如下[10]。

(1)購買足夠的防雨排水器材，做到提前準備，降雨來臨時降低對已施工完成的結構物造成沖刷。

(2)制定防雨排水原則，在施工過程中設置適當的排水溝、排水管，避免雨水聚集在結構物內部，避免雨水無法排出。

(3)施工過程要注意，注漿管的鉆孔要嚴格控制雨水進入，含水量加大會影響孔的承載力，因此鉆孔完成要立即做好防水保護。防水的保護措施在降雨前完成。

5.2 安全文明施工注意事項

濰日高速公路濰坊連接線工程在施工過程中不忘加強文明施工的管理工作，建立以項目經理為核心的文明施工領導小組，對施工、生產現場進行定期檢查，確保文明施工的貫徹落實。

(1)在濰日高速公路濰坊連接線施工現場設置明顯的，并且符合國家標準要求的安全警示標志牌，標志牌、錐形標等安全設施按規定整齊擺放。

(2)在濰日高速公路濰坊連接線施工現場所有參與工程的工程管理人員，必須按照規章制度要求佩戴工作證，以方便明確各個工作人員的崗位職責[11]。

(3)濰日高速公路濰坊連接線項目部和施工中設置的臨時設施等占用的場地，要嚴格根據場地實際情況合理地進行布置，盡量少占用耕地。

(4)在濰日高速公路濰坊連接線施工區內應該確保道路暢通，不能出現亂堆、亂放現象，做到合理規劃區域，保障場地干凈整潔，大型機械能順暢進入施工場地。

(5)在濰日高速公路濰坊連接線的場地內，保證場地內的材料、成品、半成品和機具設備合理堆放，不得侵占場內道路及安全防護等設施的區域。

(6)在濰日高速公路濰坊連接線的場地內應該保持場地平整，不能出現積水，不能出現散落的雜物及散物；另外場地內應具備完善的排水系統。

(7)班組必須作好操作后場地清理工作。在實際工程施工作業過程中，應針對塵土飛揚、車輛沾帶泥土等現象制定具體的預防措施。有考核制度，定期檢查評分考核[12]。

(8)在濰日高速公路濰坊連接線的場地砂石必須分類堆放成方，砌體料類必須成垛，堆放整齊。不同材料之間進行隔離，以免混雜。

6 結 論

濰日高速公路濰坊連接線工程為緩解后期線路運營后可能出現的橋頭搭板下沉、橋頭跳車等現象，在施工過程中采用一種新型的預埋注漿管的工法，即在傳統注漿施工的基礎上進行改進，巧妙的避免了后期養護維修施工對線路交通的影響，為后期的養護維修打下堅實的基礎。

(1)在質量方面，臺背填土完成后，按照設計要求布點鉆孔，即采用1.5 m×1.5 m矩形網格布置，橫向第一排注漿管距離橋臺背墻0.5～1.0 m。即使二次鉆孔也不會對臺背造成破壞，布孔位置的精度及準確性高。

(2)在施工精度方面，鋼管每間隔150 cm設置一個定位環，根據搭板位置測量、標注相應的預埋管點位，保證鋼管放入孔內處于鉆孔中心位置，提高施工精度。

(3)在細節處理方面，由于鋼花管上布滿直徑5 mm小孔，如果處理不當，很容易造成小孔堵塞，濰日高速公路濰坊連接線工程，在處理時采用透明膠條把孔包裹，防止在沉管過程中堵孔。

(4)本工藝與傳統工藝相比，在施工過程預埋注漿管，避免后期鉆孔破壞原有結構物，同時有效避免后期使用過程中因注漿中斷交通，節約后期養護維修費用，產生較好的經濟效益與社會效益。