灌漿法在公路橋梁隧道工程施工中的應用分析

魏瑤瑤、程鵬、王亞風

（1.商洛學院，陜西 商洛 726000；2.陜西交控通宇交通研究有限公司，陜西 西安 710118）

0 引言

公路橋梁隧道是公路交通系統的重要組成部分，它們承受著復雜的荷載和環境作用，容易出現各種病害和損壞，如裂縫、滲漏、沉降、空洞等，影響其安全性和耐久性，甚至影響出行人員和車輛的安全。因此，對公路橋梁隧道進行有效的加固和修復，是保障公路交通暢通和安全的重要措施。灌漿法是一種常用的公路橋梁隧道加固和修復技術，其通過將水泥漿或其他材料以一定壓力注入地基或結構中，使其充填裂縫或空洞，從而增強地基或結構的強度和剛度，改善其抗滲和抗凍能力，延長公路橋梁隧道使用壽命。

1 灌漿法的基本原理、分類和特點

1.1 灌漿法的基本原理

灌漿法的基本原理是利用高壓將水泥漿或其他材料注入地基或結構中，使其充填裂縫或空洞，并與原有材料發生物理或化學作用，從而形成一個整體，達到改善地基或結構性能的目的[1]。灌漿法的效果主要取決于以下幾個方面：一是灌漿材料的性能，包括流動性、凝結時間、強度、膨脹性、抗滲性、耐久性等。二是灌漿壓力的大小和分布，其影響灌漿材料在地基或結構中的擴散范圍和充填程度。三是灌漿孔的位置和間距，其影響灌漿材料在地基或結構中的覆蓋面積和重疊程度。四是地基或結構的性質和狀態，包括裂縫或空洞的形狀、大小、方向、數量、分布等。

1.2 灌漿法的分類

根據灌漿材料的不同，灌漿法可以分為水泥灌漿、化學灌漿和其他灌漿等。水泥灌漿是指以水泥為主要成分，加入適量水和其他外加劑制成的灌漿材料。水泥灌漿具有成本低、強度高、抗滲好等優點，是最常用的一種灌漿材料。根據水泥類型和外加劑種類，水泥灌漿又可以分為普通水泥灌漿、膨脹水泥灌漿、硫鋁酸鹽水泥灌漿、硅酸鹽水泥灌漿等。化學灌漿是指以化學物質為主要成分，通過化學反應生成固體或凝膠狀物質的灌漿材料。化學灌漿具有流動性好、凝結時間可控、適應性強等優點，適用于低滲透性或微裂縫的地基或結構。根據化學物質的不同，化學灌漿又可以分為硅酸鹽化學灌漿、聚合物化學灌漿、有機硅化學灌漿等。其他灌漿是指除了水泥和化學物質以外的其他類型的灌漿材料，如瀝青灌漿、玻璃纖維增強塑料（GFRP）灌漿、碳纖維增強塑料（CFRP）灌漿、水玻璃灌漿等。這些灌漿材料具有特殊的性能和用途，適用于特定的工程條件和要求。

根據不同的灌漿目的，灌漿法可以分為加固灌漿、防滲灌漿和填充灌漿等。加固灌漿是指為提高地基或結構的強度和剛度，增加其抗變形和抗破壞能力而進行的灌漿。加固灌漿一般采用水泥或化學灌漿材料，要求具有較高的強度和膨脹性，以便與原有材料牢固結合。加固灌漿適用于地基或結構存在裂縫、空洞、沉降、變形等病害的情況。防滲灌漿是指為了阻止地下水或其他液體對地基或結構造成滲透和侵蝕而進行的灌漿。防滲灌漿一般采用化學或其他灌漿材料，要求具有較好的流動性和抗滲性，以便充分填充裂縫或空洞，并與原有材料形成密閉的屏障。防滲灌漿適用于地基或結構存在滲漏、腐蝕、凍脹等病害的情況。填充灌漿是指為了填補地基或結構中的空隙或空間而進行的灌漿。填充灌漿一般采用水泥或其他灌漿材料，要求具有較好的流動性和穩定性，以便充分填充空隙或空間，并與原有材料形成均勻的整體。填充灌漿適用于地基或結構存在空隙、空間、不均勻等問題的情況。

1.3 灌漿法的特點

灌漿法作為一種公路橋梁隧道工程施工技術，具有以下幾個特點：

一是操作簡便。灌漿法只需要簡單的設備和工具，如鉆機、泵、管道、噴嘴等，不需要復雜的施工機械和人員，操作過程也比較簡單，只需按照設計要求鉆孔、制備漿液、注入漿液、封堵孔口等步驟進行。

二是成本低廉。灌漿法所需的材料和設備都比較廉價，施工時間也比較短，不需要大量的人力和物力投入，因此施工成本相對較低。

三是效果顯著。灌漿法可以有效地改善地基或結構中存在的各種病害，提高其性能和壽命，同時也可以改善其外觀和美觀度，達到預期的施工效果。

四是適應性強。灌漿法可以根據不同的地基或結構、性質、狀態和病害情況，選擇不同的灌漿材料、灌漿壓力、灌漿孔位和灌漿方法，以適應不同的工程條件和要求，具有較強的靈活性和通用性。

2 灌漿法在公路橋梁隧道工程施工中的應用要點和技術措施

2.1 灌漿法在路基邊坡加固中的應用

路基邊坡是公路工程中重要的組成部分，它承受著車輛荷載、地震作用、風雨侵蝕等多種因素的影響，容易出現滑坡、崩塌、裂縫等病害，危及公路的安全運營[2]。為了加固路基邊坡，提高其穩定性和安全性，可以采用灌漿法進行處理。灌漿法在路基邊坡加固中主要是填充邊坡中的裂縫或空洞，增加邊坡的整體性和抗剪強度，減少邊坡的變形和位移，防止邊坡的滑動和崩塌。

施工時，確保設施器材的材料充足，重點做好試驗工作，修整灌漿壓力、漿體蔓延的半徑、孔距和排距后，及時跟進孔距施工放樣至實地調查。依據現場作業必要條件、地質構造和方式等施工程序，選用從內向外的形式開展。流程依照引孔—放置注漿管—攪漿—待凝—注漿加固。

引孔鉆頭(φ110mm)瞄準孔距后，選用沖擊性引孔的方式鉆入。在雜土中鉆入時，若孔周圍動搖，可開入套管護壁；當鉆入污泥或淤泥質土和粉、細砂時，倒入套管護壁，隨后選用撈砂筒取砂引孔的方式直至下臥黏性土壤層。攪漿要往攪拌漿筒內灌入設定水量并啟動攪漿機，再慢慢添加42.5#普通硅酸鹽水泥直至規定的用量，攪勻3～5min 后把漿體根據濾網流進儲漿筒內待灌。

2.2 灌漿法在路面裂縫和空洞修復中的應用

路面是公路工程中直接承受車輛荷載和環境作用的部分，它的質量和性能直接影響公路的平順性和舒適性[3]。由于各種原因，路面容易出現裂縫和空洞等病害，如不及時修復，會導致路面進一步破壞，甚至引發交通事故。為了修復路面裂縫和空洞，提高路面的整體性和耐久性，可以采用灌漿法進行處理。灌漿法在路面裂縫和空洞修復中主要是填充路面中的裂縫或空洞，增加路面的密實度和強度，改善路面的抗滲和抗凍能力，延長路面的使用壽命。

按照固結灌漿修補技術應用原理，做好工程材料、工程設備及其施工隊伍準備工作。做好灌漿方式及施工技術交底作業，同時還要在確保灌漿修補品質的同時，做好相關安全防范工作。對注漿相關工作人員進行崗位培訓，使其把握注漿材料性能和特點，掌握準確的工程施工工藝及流程。針對兩邊產生裂紋的公路網，需將殘留的水泥砂漿、油跡等雜質清洗干凈，而且需要采用高濃度有機溶液對縫隙兩邊進行清潔，在清除粉塵的同時，能夠確保縫隙處干燥。完成清潔后，針對公路網產生裂紋的區域要順著縫隙的方向進行挖除，直至新混凝土裸露。需要注意的是，針對裸露的建筑鋼筋，一旦出現腐蝕，要進行防銹處理；一旦出現斷裂狀況，要施焊，而且在施工完畢之后要進行雜物的清潔。最后應向縫隙內灌進碎石子，并確保其壓實。對縫隙表層處理完畢之后，要進行固結灌漿嘴埋設，埋設間隔在35～40cm 上下。固結灌漿嘴埋設的基本原則為寬縫可稀、窄縫可密，所有縫隙必須留有進漿孔和排氣口。在固結灌漿嘴開展埋設時，還要先抹一層約1mm 的環氧泥封邊膠。為了確保固結灌漿的品質，還要采用有效的方法對縫隙進行密閉處理。

2.3 灌漿法在結構物裂縫和滲漏治理中的應用

結構物是指公路橋梁隧道工程中的各種構件和設施，如橋墩、橋臺、梁板、涵洞、隧道襯砌等，它們是承擔荷載和傳遞力的重要部分，其質量和性能直接影響工程的安全性和耐久性。由于各種原因，結構物容易出現裂縫和滲漏等病害，如不及時治理，會導致結構物的損壞和失效，甚至引發災難性的后果。為了治理結構物裂縫和滲漏，提高結構物的整體性和抗滲性，可以采用灌漿法進行處理。灌漿法在結構物裂縫和滲漏治理中是填充結構物中的裂縫或空洞，增加結構物的密實度和強度，改善結構物的抗滲和抗凍能力，延長結構物的使用壽命。

結構物縫隙堵漏步驟：聚氨酯類材料縫隙堵漏工序：打孔—洗孔安裝使用止水針管(密封器)—泵水清洗—用丙酮更換水量注漿加固。在縫隙兩邊交疊擺放，斜穿深度50cm，交叉式孔間距15cm 的縫隙，打孔與洞壁的傾斜角呈45°進行作業。洗孔：打孔后，用水沖洗孔內的粉末，待水凈無粉末狀就可以。安裝使用止水針頭(密封器)：對打孔的孔眼開展封口。用壓力水對打孔及裂縫進行清洗，查驗縫隙上注漿嘴是否有勾連及注漿嘴周圍是否漏水；混凝土縱向縫隙(包含斜縫)注漿應由下而上開展。注漿前先使用丙酮更換出孔內的水，灌漿壓力為0.3～0.5MPa，注漿延續時間≥5min，如果不注漿，就可以挪到下一孔開展灌入，直到整個縫隙填滿漿材；注漿加固及洞壁縫面消除，然后拆卸止水針頭(密封器)，消除洞壁穩固的填縫膠材料，用水泥漿對孔眼開展刮平。

2.4 灌漿法在隧道襯砌背后空洞填充和防水中的應用

隧道襯砌是隧道工程的重要組成部分，它起著支撐和保護隧道洞身的作用，其質量和性能直接影響隧道的安全性和耐久性。由于各種原因，隧道襯砌背后容易出現空洞或滲漏等病害，如不及時處理，會導致隧道襯砌的損壞和失效，甚至引發隧道坍塌等嚴重后果[4]。為了填充隧道襯砌背后空洞和防止隧道襯砌滲漏，可以采用灌漿法進行處理。

隧道襯砌施工縫包含橫向施工縫和豎向施工縫，主要是因為擋墻在施工過程中混凝土不可以一次性連續澆筑太長，要采用分階段作業并設立作業接縫處。施工縫處理得好與壞將會直接影響到隧道工程施工的防水質量與使用期限。因而，一定要切實做好施工縫的防水施工。現階段，隧道襯砌施工縫防水的常見的設備有止水條和膨脹橡膠條等。止水條的安放方法通常分為埋入式與外貼式兩種，埋設在擋墻混凝土中可以防止漏水穿透擋墻進入隧道。膨脹橡膠條遇水膨脹能夠堵塞混凝土之間的間隙，防止漏水的功效。隧道襯砌施工縫作業環境比較復雜，在隧道工程施工運營中，遭到圍巖應力、水壓力和隧道工程施工變形等多種因素影響，從而造成隧道工程施工縫出現漏水的緣由也比較復雜。

依據現有研究與數據顯示，隧道工程施工出現漏水的重要情況如下：

一是因為存在地表水的入滲。隧道工程施工場地比較復雜，往往建造于地表水中，而地表水受重力作用在巖體中入滲，對隧道襯砌和地面防水造成一定的水壓力。假如地面防水因為某些情況發生損壞，地表水在高壓影響下，在地面防水和二次襯砌相互間竄流，給隧道工程施工二次襯砌生成一定的水壓力負荷。受水壓的影響，滲入的地表水試圖將防水的瑕疵增大，最終引起水流量通道發生漏水。

二是擋墻中水流量通道的出現。隧道襯砌施工縫水流通道主要是因為施工工藝和防水措施做得不到位，導致擋墻施工縫混凝土黏結能力較差、止水條和止水橡膠條等相關材料與混凝土黏結能力較差，還有施工縫處防水設備的損壞。這一系列問題在高壓水作用下，很容易造成隧道工程施工出現滲漏問題。

3 灌漿法發展趨勢

隨著公路橋梁隧道工程施工技術的發展和創新，灌漿法在不斷地改進和完善，其發展趨勢主要表現在以下兩個方面：

一是灌漿材料的多樣化和高性能化。灌漿材料是灌漿法的核心要素，其性能直接影響灌漿效果和質量。隨著新材料的研發和應用，灌漿材料將更加多樣化和高性能化，以滿足不同的工程需求和條件。例如，高強度、高流動性、高膨脹性、高耐久性、高抗滲性等特殊性能的灌漿材料將更加廣泛地應用于公路橋梁隧道工程施工中。

二是灌漿設備的智能化和自動化。灌漿設備是灌漿法的重要組成部分，其性能直接影響灌漿效率和安全性。隨著信息技術和控制技術的發展和應用，灌漿設備將更加智能化和自動化，以提高灌漿精度和速度。例如，智能鉆孔機、智能泵、智能閥門、智能監測系統等將廣泛地應用于公路橋梁隧道工程施工中。

4 結語

灌漿法是一種應用高壓將水泥砂漿或其他材料灌入地基及結構中的專業技術，在公路橋梁隧道工程施工中具有很廣泛的應用。灌漿法有著操作方便、成本較低、成效顯著、適應能力強等優點，是一種性價比較高的施工方式。隨著國家戰略性工程的啟動和推進，公路橋梁隧道工程建設不斷深入，注漿技術作為改良地質的最直接手段，必將在工程實踐中進一步深化注漿理論、開發注漿相關材料、優化注漿工藝、升級注漿設備、完善注漿效果檢驗，以更好的注漿質量、更快的注漿速度，承擔新的重任，迎接新的挑戰。