浅谈高速公路桥梁工程中的注浆技术

胡晓惠 何芳

近年来,我国国民经济迅速发展,基础设施建设速度不断攀升,多条高速公路的竣工通车,我国的交通状况得到了实质上的改善。注浆技术作为一种新型有效的方法在高速公路桥梁施工领域得到广泛使用,注浆技术是一项应用范围广、实用性很强的工程技术,它能控制地基的沉降,提高桥梁的承载力,注浆压力将成为关键控制参数。为了满足桥梁结构坚固的需求,把一定材料配制成浆液,用液压设备将其注入地层或缝隙内,使其扩散胶凝结或固化,以达到加固地层、防止渗堵漏或控制地表沉降的目的,达到桥梁的舒适性、整体性、耐久性的目标,注浆技术是地下工程施工中的重要辅助施工技术,它的效果和工程意义已越来越为人们所认识。下面就谈谈自己对高速公路桥梁工程中的注浆技术的肤浅看法。

1 注浆技术在高速公路桥梁工程中的应用

注浆技术在高速公路桥梁施工的加固处理中仍属于新工艺、新方法。合理选用施工工艺和技术参数是决定高速公路桥梁注浆质量的关键,为顺利实施公路桥梁工程中的注浆技术,在注浆之前要先进行压水试验,确定注浆施工工艺和技术参数,然后再大面积注浆施工,确保工程质量优良。[1]

2 注浆技术的分类

在我国高速公路桥梁工程中,注浆法的分类并没有统一标准。按含水岩土地层揭露前后进行注浆施工可分为预注浆和后注浆;按注浆用的浆液材料又可分为水泥注浆、黏土注浆和化学注浆;按浆液产生的能量方式可分为静压注浆和高压喷射注浆;按浆液在地层中的运动方式可分为渗透注浆、压密注浆、劈裂注浆和高压喷射注浆喷射注浆。不管怎样分类,其灌浆机理在实际桥梁施工中有可能单独发生,也可能几种同时并用。单一的渗透注浆仅发生在特殊的情况下,实际工程中往往会渗透注浆和压密注浆等一起应用。在高速公路桥梁工程中最常应用的是渗透注浆和压密注浆两种方法。

2.1 渗透注浆法

渗透注浆法是指在压力作用下,不能够破坏地层土颗粒排列的条件,用浆液填充土的孔隙和岩石的裂隙,用以排挤出孔隙和裂隙中的水和气体,将土颗粒粘结成一个整体。渗透注浆法不改变土和岩石的结构与体积,压力相对较小。渗透注浆法依据球形扩散理论和柱形扩散理论。球形扩散理论适用于浆液是牛顿流体,有一定的局限性。通常在点源注浆时,被注介质是均质各向同性的无勃性土。柱形扩散理论则是把注浆管的一部分注浆当做研究点,浆液呈柱形扩散。由于柱形扩散理论和球形扩散理论都存在着相似的局限性,所以对于塑性流体而言,它的渗透系数有效勃度相当于扩散半径的函数,渗透注浆不考虑地下水运动和浆液勃时的变性影响,对高勃度浆液的误差较大。渗透注浆只使用于中砂以上的砂性土和带有裂隙的岩石,是建筑企業常用的一种注浆方法。[2]

2.2 压密注浆法

压密注浆法是通过钻孔在土中注入极浓的浆液,在注浆点使土体压密,注浆管端部形成球形或圆柱形的浆泡,伴随着浆泡尺寸的不断扩大,产生较大的上抬力致使地面抬动,浆液能够使松软的地层挤压密实,此法常用来调整桥梁工程中的地基不均匀沉降。压密注浆法的机理非常复杂,涉及到许多方面的理论,如有限变形理论、接触理论、和固结理论等。

3 注浆技术的设计及施工工艺

3.1 注浆技术的设计

注浆施工前,首先要进行注浆技术的设计。一般把注浆施工方法放在首位,还应该考虑工程施工的地质条件、工程自身性质,依据高速公路工程施工的实践经验,按下例原则进行设计:如果是高速公路下伏软弱地基的加固注浆采用水泥浆液。如果软弱土层上部有硬壳存在时,要将它做为封压层,无硬壳或不发育时,在地表做厚约0.5m的垫层作为封压层。如果是上部沙砾层较多的软弱土层,应该自上而下用分段式注浆,如果是上部沙砾层少或没有软弱土层时,用自上而下的分段式注浆。注浆采用花管直接打入,孔口用三角形止浆塞止浆。

3.2 注浆浆液材料的选择

根据注浆的目的和受注体的地质条件来选择注浆浆液材料,注浆材料一般分为粒状浆材和化学浆材两大类。按注浆材的特点又可分为稳定的粒状浆材、不稳定的粒状浆材、无机化学浆材和有机化学浆材。高速公路桥梁施工一般采用较稠浆液和使用增塑剂、高效减水剂注浆浆液材料。根据注浆的目的、工程性质、土质条件、施工技术和造价高低等因素来选择合适的浆材及合理的浆液配比进行注浆。

3.3 注浆技术的施工工艺

(1)钻孔放样方法

采用钢卷尺或皮卷尺进行注浆孔的钻孔放样,对钻孔逐一进行编号。保证实际孔位和设计孔位偏差不大于5cm,每个施工点钻孔放样保质保量一次完成。注意路面以下的工程设施,要避开地下横向排水管、原有锚杆和锚索,还要保证和涵洞、桥台、其他管道、挡墙之间有一定的距离,确保施工安全。

(2)成孔工艺施工

成孔工艺施工前应组织对图纸的会审,桩基施工用的临时设施准备,如供水、供电、道路、排水、机器、临设房屋等,保证在开工前一切准备就绪,平整施工场地,检修施工机械,使机器正常作业。采用潜孔锤进行钻孔,不得使用冲洗液水钻。当桩净距小于2倍桩径且小于2.5m时,应采用间隔开挖,注浆孔为铅垂直孔比较好,并且要保证偏差率。如果注浆过程中桥面发生的变形,可以采用两段注浆的方法。[3]

(3)压水试验法

用高压方式把水压入钻孔,根据岩体吸水量计算了解岩体裂隙发育情况和透水性的一种原位试验方法,是压水试验法。压水试验法是地基处理加固注浆、桩基底注浆、堵水注浆等施工前必不可少的一个重要过程。把一定长度的钻孔试验段用专门的止水设备隔离出来,用水头向钻孔压水,水通过孔壁周围的裂隙向岩体内渗透,渗透的水量会趋于一个稳定值。选择注浆工艺的参数,对介质中的可灌性进行验证,判断岩体透水性的强弱。可灌性好,注浆压力自然比较低,在高速公路桥梁地基下注浆施工时,注浆可灌性的变化直接表现为压力的变化。

总之,注浆技术作为解决高速公路桥梁施工的一种有效方法,越来越受到人们的关注。注浆是为了加固地层和堵水,提高地层承载能力和稳定性。国内外在注浆材料、注浆方法和注浆工艺、注浆机具和设备,注浆效果检查及技术标准等诸多方面都取得了长足的进步。注浆技术将得到更好的完善,具有理论性和实际价值。

参考文献

[1] 金立伟,卢盈,陈卫军.钻孔灌注桩桩端后注浆法在施工中的应用[J].浙江建筑,2008(9):(第45-47页+第50页).

[2] 韩庆全.后注浆法在钻孔灌注桩中的应用[J].交通世界(建养.机械),2011(6):182～183.

[3] 徐雯,吴锡爱.灌注桩后压浆技术在工程中的应用[J].山西建筑,2011(28):75～76.

注释

[1] 金立伟,卢盈,陈卫军.钻孔灌注桩桩端后注浆法在施工中的应用[J].浙江建筑,2008(9):(第45～47页+第50页)

[2] 韩庆全.后注浆法在钻孔灌注桩中的应用[J].交通世界(建养.机械),2011(6):182～183.

[3] 徐雯,吴锡爱.灌注桩后压浆技术在工程中的应用[J].山西建筑,2011(28):75～76.