高铁涵洞地基注浆固结止沉施工技术及实践★

王清江 王 悦

(重庆工商职业学院，重庆 401520)

1 概述

渝黔铁路2标段DK14-760盖板箱涵，基础、边墙及盖板均为钢筋混凝土结构，跨径3 m，高4 m，地基为软基，设计采用水泥搅拌桩加固，桩径50 cm，间距1 m×1 m,涵洞长30 m，共9段，标准节长3 m，涵节间设有沉降缝，缝宽3 cm，涵洞顶路堤填土厚6 m。涵洞施工完成，回填路堤填方过程中，涵洞发生了不均匀沉降，各段间沉降缝变形，涵节盖板及基础边墙沉降缝拉开宽度大小不一，沉降缝宽度变形后上大下小，沉降缝两侧涵节上下错动变形，部分涵节段混凝土边墙开裂。变形随路堤填方施工进展不断发展，呈持续变形状态。变形最严重段在5段,6段涵节间(路基右线中线附近)。底部拉开2 cm，3段,4段间上下错动变形明显，错动距离3 cm。根据变形情况判断该涵为不均匀沉降变形，为了防止涵洞因变形而破坏，路堤填方被迫暂停施工。

2 涵洞沉降原因分析

箱涵沉降变形发生在涵洞施工完成后顶部路堤填筑过程中，且随路堤填筑施工，箱涵沉降加速，表现为涵节错动，不均匀沉降。经分析，涵洞沉降原因一是由于涵底软基，水泥搅拌桩加固施工及桩顶部50 cm碎石褥垫层施工质量存在问题；二是路堤填筑施工时，机械设备作业及填土重力影响加速了箱涵沉降。

3 涵洞止沉施工技术方案

涵洞地基加固止沉处置方案选择。

结合地形地质情况，采取悬挂式垂直灌浆固结方案。钻孔穿过原地基进入中风化岩层，高压注浆后形成垂直固结体。固结注浆钻孔沿基础顶两侧各布置3排，排距1.5 m，呈梅花形布置，路基宽13.8 m，计60孔。箱涵里面每个沉降缝处布设3个孔，8条沉降缝，共计24孔，全涵钻孔共计84个。

涵洞地基加固止沉布孔形式见图1。

4 悬挂式垂直灌浆固结止沉施工实践

4.1 钻孔

钻孔采用XY-2型地质钻机，配备金刚石钻头及合金钻头，按排序自上而下分段钻孔，孔位偏差不大于10 cm。

4.2 冲洗及压水

对先导孔进行压水试验，测定土体渗透性，修定灌浆压力及灌浆量。

4.3 灌浆施工

1)灌浆材料，采用水泥浆或泥浆，泥浆采用膨润土制拌。

2)灌浆设备，灌浆泵能承受7.5 MPa以上压力，排量宜大于60 L/min，确保三缸泵运行平稳。在灌浆泵的进回浆口处均安装有压力表，压力表读数误差不超过5%。

3)灌浆工艺。

悬挂式垂直灌浆固结止沉施工技术，灌浆时在孔口安装封闭器，用钻杆做进浆管，浆液由钻杆与孔壁之间的间隙中返回，射浆管距孔底0.5 m，在回浆管上安装调压阀和压力表，在进浆管上安装流量计，灌浆过程中灌浆压力和浆液注入量的记录采用长江科学院研制的CJY-n型灌浆自动记录仪，每一钻灌段结束后，不待凝即进行下一段钻灌，直至终孔。施工顺序为钻孔→冲洗→压水→灌浆→钻灌下一段→终孔验收→封孔。高压循环式灌浆示意图如图2所示。

a.孔口管埋设。

孔口管采用与孔径相匹配的无缝钢管，一般直径为89无缝钢管。

b.压力控制。

灌浆时应尽快达到设计压力，压力表指针摆动范围应小于灌浆压力的20%。

灌浆过程中注入率较大时，可采用分级升压或间歇升压法灌注，其压力按表1控制。

表1 分级升压压力与注入率关系表

c.水灰比及变浆原则。

浆液水灰比:

灌浆浆液浓度遵循由稀到浓的原则，逐级改变，普通水泥浆液分为2∶1，1∶1，0.8∶1，0.6∶1四个配比。

变浆原则:

灌浆过程中，压力(注入率)不变，注入率持续减少(压力持续升高)，不变浆；当注入量大于300 L或灌注时间大于1 h且压力不变时，变浓一级；当注入率大于30 L/min时，可越一级变浆。灌浆过程中每15 min～30 min测记一次浆液比重和温度。

d.返浆管的安装控制。

各灌浆段灌浆时，射浆管管口距孔底不得大于50 cm,射浆管的外径与钻孔孔径之差不大于20 mm。灌浆过程中应经常转动和上下活动射浆管，回浆管宜有15 L/min以上的回浆量，以防射浆管在孔内因水泥浆凝固而造成孔内事故。

e.结束标准。

各灌浆段的结束条件：在灌浆段最大设计压力下，注入率不大于1 L/min，持续灌注60 min，可结束灌浆作业。

但当灌浆过程中检测回浆比重有回浓现象，且回浓比重超过一个比级时，更换与进浆水灰比同比级的新浆灌注，若更换新浆后注入率与未更换前注入率变化不明显，则延灌30 min且总的灌浆时间不小于2 h即可结束灌浆。

f.封孔。

封孔灌浆时间不少于60 min，封孔灌浆压力采用该灌浆孔的最大灌浆压力，水灰比采用0.5∶1的浓浆。

4.4 灌浆孔吃浆量

灌浆孔吃浆量一般为1 m3/m～1.5 m3/m。

4.5 特殊情况处理

孔与孔串浆。

1)如被串孔正在钻进，则应立即停止，并对串浆孔段采用灌浆塞堵塞，待灌浆孔灌浆完毕后再继续钻进。

2)如串浆孔具备灌浆条件，且串浆量不大，可在灌浆的同时，在被串孔内通入水流，使水泥浆液不致充填孔内；串浆量大时，可对被串孔同时进行灌浆。

灌浆孔段注入量大而难以结束时，可采用下列措施处理：

1)调整开灌水灰比。

遇到注入量大的孔段，根据灌前压水情况，调整开灌水灰比，压水流量超过50 L/min时，用0.8∶1开灌；压水流量在30 L/min～50 L/min时，用1∶1开灌。

2)采取间歇、限量措施。

当采用最浓一级浆液灌浆时，吸浆量很大且一直升不起压力的灌段，采用间歇灌浆，经多次复灌仍不起压或吸浆量减少不明显的，改灌水泥砂浆和膏状浆液(0.35∶1左右，加膨润土)。

3)灌注速凝浆液。

在采取间歇、限量措施后仍无法达到灌浆结束标准，在浆液中拟掺加无碱速凝剂(SA-160)，并在灌注时控制注入率不大于20.0 L/min。

5 结语

建筑沉降变形病害越来越多，随着技术的进步，病害处置方案也越来越先进，但地基注浆固结作为最常用的止沉处置方案之一，以其经济，高适应性等优势应用越来越广，悬挂式垂直灌浆固结止沉施工技术作为处置软弱地基沉降引起的建筑沉降变形病害有效的方法，其应用前景将越来越广阔。本工程应用实践中按要求完成了任务，确保了高铁路堤的顺利施工，并取得了较好的效果。