灌浆加固技术在桥梁病害处置中的应用

曹福军

广东省基础工程集团有限公司，广东 广州 510700

灌浆加固技术又被称为压力灌浆法，在桥梁病害处置中的应用主要是通过仪器的压力将固态浆液注入桥梁缝隙中，达到加固补强桥梁结构的目的。桥梁的裂缝病害主要出现在桥墩和桥台的位置，严重影响桥梁的整体结构性能和工程质量，而灌浆加固技术能很好地解决该类问题，通过压力将浆液注入裂缝中修补桥台和桥墩，能保证桥梁的质量和运营状态，从而避免交通事故的发生[1]。因此，灌浆加固技术是处置桥梁病害的有效手段，同时需要技术人员熟练掌握该技术的核心要点，保证施工质量。

1 桥梁病害类型

1.1 裂缝

裂缝是桥梁病害中最常见也是最危险的病害。混凝土的裂缝可分为结构性裂缝和非结构性裂缝两类。两类裂缝产生的原因和机理各不相同。

（1）结构性裂缝。结构性裂缝主要由外部荷载的作用引起，裂缝的分布和荷载大小有关。结构性裂缝包括直接应力裂缝、次应力裂缝，按受力特性分类可以分为三类，即弯曲裂缝、剪切裂缝、扭转裂缝，每种裂缝产生的主要原因如表1所示。

表1 裂缝类型及产生原因

（2）非结构性裂缝。结构在变形受到限制时，内部会产生自应力，当自应力大于混凝土的极限抗拉强度值时就会产生裂缝。引起混凝土结构产生自应力的原因有温度变化和结构材料自身的收缩徐变[2]。非结构性裂缝是混凝土主要的裂缝病害，包含以下三种情况。①混凝土收缩裂缝。混凝土在凝结硬化的过程中骨料会不断地挤密压实，水分不断蒸发，使结构整体发生收缩变化。混凝土收缩产生的裂缝主要发生在结构表面，钢筋的拉力作用使混凝土裂缝受到阻碍只表现为较小缝隙，一般宽度为0.05～0.2mm，裂缝分布无明显变化规律。收缩裂缝不影响结构的正常使用，主要影响耐久性和外观。②塑性裂缝。T梁的混凝土在完成浇筑以后，强度开始缓慢加强，骨料发生移动的过程中混凝土由于塑性变形而表现出开裂。塑性裂缝的形状和长度及分布情况无明显变化规律，依据实际工程经验可知其发生位置在T梁的变截面处、顶板和腹板的交界处。③温度裂缝。当T梁结构的内部温度与环境温度发生改变时，混凝土会出现收缩和膨胀，桥梁的主要材料钢筋和混凝土二者的温度敏感程度不同，导致自身温度发生变化，钢筋和混凝土出现温差，从而导致结构内力发生改变，最终混凝土出现开裂。

混凝土桥梁产生裂缝的主要原因有荷载的作用、环境温度的变化、水流冲刷导致基础变位、钢筋的锈蚀、施工工艺的影响等。因此，当桥梁产生裂缝时，应及时处理，而灌浆加固是解决该类问题最有效的方法。在处理裂缝前应标记裂缝位置，然后分析裂缝类型及产生原因，最后开展裂缝的修补工作。

1.2 砌石松动

砌石松动也是桥梁病害中常见的问题，会导致桥梁的承载能力下降，甚至结构出现破坏，最终导致桥梁不能正常使用，因此该类问题同样应引起重视。灌浆加固法可以增加结构的强度，提高稳定性，有效解决砌石松动问题，其主要采用两种方法，一种是小孔注浆，另一种是钢化管注浆[3]。

1.3 混凝土表层病害

混凝土桥梁表层结构病害的主要表现形式有麻面、蜂窝、空洞、剥落等。麻面是混凝土表层出现缺少浆液但钢筋未外露的情况，主要表现为结构表面粗糙。蜂窝病害的主要表现是混凝土局部出现类似蜂窝的孔洞，其产生的原因是设计施工不合理、混凝土的配比偏差较大、混凝土出现离析现象等。空洞是构件局部结构混凝土缺失的现象，其产生的原因是配筋保守、混凝土振捣不彻底、混凝土漏浆等。剥落是混凝土砂浆脱落、集料外漏的现象[4]。

2 灌浆加固技术在桥梁病害处置中的应用

2.1 施工准备

桥梁建设前应对施工设备和原材料进行入场前的检查，经检查合格后方可入场。进入现场后还应对设备和材料进行二次检查，确保完全合格后方可开始施工。原材料的合格率和机械设备的安全性对桥梁建设非常重要，直接决定了施工进度和桥梁质量，因此要经专业人员检查。并且，在施工过程中也应不定期地检查机械设备，并及时维护设备。

2.2 施工工艺

（1）确定灌浆标准。在桥梁施工建设过程中，应遵循的标准主要有施工标准和灌浆标准，施工标准主要是相关单位对桥梁建设的质量要求；灌浆标准主要强调灌浆的质量和强度，强度主要通过裂缝的实际情况进行确定。

（2）选择施工方式。灌浆加固桥梁的施工效果在很大程度上取决于施工方式的选择，技术人员在进行灌浆施工前应充分了解裂缝的分布情况及构造物的组成形式，当足够熟悉桥梁的结构形式时，再选择合理的施工方式，这样可以高效地完成加固工作，同时保证灌浆工作的顺利进行，保证桥梁结构的整体稳定性。

（3）钻孔。在钻孔过程中，如发现结构出现稳定性降低的情况，应停止钻孔，对结构进行相应措施的处理，保证结构及周边环境具有足够的稳定性后再开展钻孔作业。成孔工作能否顺利完成的关键在于钻头的选择，技术人员应根据施工条件和结构形式等情况选择钻头。在钻孔过程中应注意保护孔壁，灌浆加固钻孔中孔壁保护通常利用导管进行，将导管放在孔道内保护孔壁。钻孔完成后应清理孔道内的杂物，保证孔道的清洁。

（4）安装灌浆管。钻孔完成后应合理安装灌浆管，封堵孔道。进行该步骤时一般会在灌浆管的下面设置一个0.6～0.8m长的管道，然后封堵住管道下方。在封堵管道时，若遇到流沙侵袭导管内部的情况，应包扎导管相关位置，防止外壁受到流沙的影响，包扎时应使用柔韧性较好的橡皮。该方法能有效阻止流沙的侵入，但也存在一定的弊端。管道经过多次包扎会使桥梁整体结构出现质量问题，因此应适当包扎，避免桥梁出现工程质量问题。

（5）搅拌浆液。在搅拌浆液时，为保证浆液的均匀性和稠度，应持续加入适量的水和硅酸盐水泥，该过程也对技术人员的工作效率和工作水平提出了较高的要求，这也是保证浆液和易性合格的重要因素。在整个搅拌过程中持续时间控制在3～5min最为适宜。浆液搅拌成型后，应过滤浆液，防止杂物落入浆液内。

（6）灌浆。灌浆的方法有很多，加固桥梁时应根据实际情况选择合理的灌浆方式。按照灌浆过程中浆液能否重复利用的原则可将灌浆分为纯压式灌浆和循环式灌浆两种方式。按灌浆顺序将灌浆方法进行分类，可分为全孔一次灌浆、自上而下分段灌浆、自下而上分段灌浆以及综合灌浆法。灌浆过程应严格按照规定开展，常采用的灌浆方式为自上而下灌浆，浆液灌注过程中要时刻观察，当饱满的浆液冒出时应停止灌浆。

（7）封堵孔口。以上施工步骤完成后应封堵孔口，封堵完成后的1d内应对孔口进行检查，若浆液位置下降，则需要补充浆液。

2.3 灌浆控制要点

（1）灌浆施工前应对裂缝的深度和大小等情况进行分析，计算出该裂缝所需的灌浆量，保证制备的浆液能够将裂缝注满，避免出现浆液不足而无法注浆的情况，且浆液灌注应连续进行。

（2）灌浆加固过程中的浆液处于流动状态，随时间的增长会出现凝结现象，因此要严格把握灌浆施工顺序。一般施工的主要顺序为先外后中间，先低后高，这样能保证灌浆施工的质量。

3 结束语

文章通过对桥梁工程灌浆加固技术进行分析得出以下结论：

（1）桥梁实行灌浆处理的主要病害有裂缝、砌石松动、表层病害等，其中裂缝根据产生的原因可分为结构裂缝和非结构裂缝；

（2）桥梁病害处置中，灌浆加固的施工步骤主要为成孔—安装浆液管道—搅拌浆液—灌浆—封孔。