桥梁隧道灌浆施工流程与技术要点分析

黄远亮

（江西省交通投资集团有限责任公司项目建设管理公司，江西 南昌 330052）

0 引言

灌浆施工在桥梁隧道工程中的加固、裂缝填补、后期养护过程中具有广泛的应用。灌浆施工的本质就是通过预埋管或者钻孔的方法，将符合工程设计的浆液（具有凝胶性和流动性），按照预定的配比、压力注入地层或者是建筑物的缝隙之中，使之结块成硬体后，以达到增加强度和防渗透的目的。灌浆施工可以按照施工目的分为固结灌浆、回填灌浆、接触灌浆、接缝灌浆等，按照注入材料可以分为水泥浆、水泥砂浆和化学浆等[1]。

灌浆施工不受周边施工环境限制，方便快捷。对于不能够拆除或变动的结构性隧道区域，或者是受到周边设施限制的区域，都可以直接采用灌浆达到其需求。灌浆施工粘结效果好，抗渗透性强。灌浆具有提高岩石的整体强度并进一步恢复混凝土基本结构的作用，同时通过把浆液注入到结构内层，使其密实粘结，起到更好的防水性能[2]。既然灌浆施工技术优势突出，用好才是关键。现结合实际工程案例，围绕“用好灌浆施工技术”之目的就桥梁隧道灌浆施工的流程与技术要点进行分析，以供相关人员参考。

1 工程概况

本工程为大庆至广州高速公路是国家高速公路网“7918”中的“纵5线”，也是江西省高速公路规划网“4纵6横8射”高速公路主骨架中的“第三纵”，是纵贯我国东北、华北、华中和华南广大区域的交通运输大动脉，是江西省通往珠三角地区、加强对外联系的南北主通道，在江西省高速公路网中具有十分显要的地位。本项目的建设对于完善赣州市公路网，改善赣州市的交通条件和投资环境，繁荣地方经济，促进赣州市及周边地区的经济发展都具有极为重要的意义。本项目主线起讫桩号：K37+620～K43+420，全长5.8km。

本工程地处低山丘陵地区，水文地质条件较差，岩土条件多为软弱围岩，其围岩分级及衬砌类型见表1。本工程采用单侧壁施工开挖，在本次隧道结构工程施工过程中，根据施工方案，拟定在超前支护和初期支护两个施工重要内容中进行灌浆施工作业。其中超前支护施工阶段，灌浆作业集中在管棚注浆与小导管注浆施工两个部分，初期支护施工中则是对中空锚杆的灌浆施工。

表1 围岩分级及衬砌类型表

2 灌浆施工流程与技术要点分析

2.1 灌浆施工流程

2.1.1 超前支护灌浆施工流程

本工程超前支护管棚引孔顶入法施工工艺流程见图1。

图1 长管棚引孔顶入法施工工艺流程图

（1）钻孔施工。在本次工程中，根据实际的施工需求选择钻头截面，其直径为115mm。根据本工程低山丘陵的岩土特性，施工过程中对于岩质较好的采用一次成孔的方式。钻机开钻时，应低速低压，待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。同时钻进过程中经常检查钻孔位置，并根据钻机钻进的状态判断成孔质量，及时处理钻进过程中出现的事故，若钻进时产生塌孔、卡钻时，需补注浆后再钻进。

（2）清孔检验。为了保证孔洞钻进满足质量标准，用潜孔钻钻杆配合钻头进行反复扫孔，清除浮渣，确保孔径、孔深符合要求，防止堵孔。除此之外，还可以利用高压风从孔底向孔口清理钻渣，利用测斜仪检测孔深、倾角、外插角。

（3）钢管安装。本工程在注浆作业之前，需要做好钢管安装工作。钢管采用丝口连接，钢管接头采用丝口长度不小于15cm厚套管进行连接，棚管四周间隔30cm设置梅花型钻6～10mm的注浆孔（靠开挖面3.0m的棚管不钻孔）；管棚接长时，先将第一节钢管顶入钻好的孔内，再逐根连接；第一根钢管前端焊上合金钢片空心钻头，以防管头顶弯或劈裂。

（4）注浆作业。长管棚注浆按照固结管棚周围有限范围内土体设计，浆液扩散半径不小于0.5m，采用先上后下、先单液浆、后双液浆、先稀后浓的注浆原则。本工程采用水泥浆水灰比为1∶1，水玻璃浓度为35波美度的浆液，注浆压力设计初压为1.0MPa，终压为2.0MPa。施工作业过程中采用液压注浆泵将双液浆注入管棚钢管内，初压0.5～1.0MPa，终压2.0MPa，持压10min后停止注浆。当注浆量超限，未达到2.0MPa压力要求时，采用调整浆液浓度继续注浆，直至符合注浆质量标准，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙均为浆液充填，最后终止注浆。注浆时严格注浆原则与顺序进行施工，注浆时先灌注“单”号孔，一周后再灌注“双”号孔。为了增强管棚的刚度和强度，安装好有孔钢花管后即对孔内注浆，注浆结束后用M30水泥砂浆填充钢管[3]。

2.1.2 初期支护灌浆施工流程

本工程初期支护锚杆施工工序中进行了灌浆。中空锚杆安装及注浆施工过程如下：安装前，应检查锚杆体的注浆孔是否畅通，若有异物堵塞，应及时清理；中空注浆锚杆施工时应保持中空通畅，并留有专门排气孔；螺母应在砂浆初凝后拧紧，并使垫板与喷射混凝土面紧密接触；注浆过程中，注浆压力应保持在设计值，待排气口出浆后，方停止灌浆，注浆料由杆体中孔灌入，上仰孔应设置止浆塞和排气孔。

2.2 灌浆施工技术控制要点

2.2.1 施工前阶段

灌浆施工前阶段，应做好充足的准备工作。主要包括前期灌浆设计方案、灌浆材料配制以及成孔操作。

（1）灌浆设计方案。出于不同工程目的，灌浆施工设计方案将会有所变动。通常情况下，灌浆施工设计首先需要考虑现场施工的实际情况，要做好相应的协调，要从施工活动整体性、协调性以及实践性综合考虑。要考虑灌浆方案与各项施工工序的有序链接，确保整体工序流程的施工流畅。在实际灌浆方案制定过程中，通常最关键的内容为灌浆压力的设定，这是由于灌浆技术基础条件就是在压力作用下，将浆液灌注到目标结构中。如果压力设定不合理，势必会严重影响到后续灌浆的充分性和可行性[4-5]。基于此，在灌浆方案的设计过程中，要充分做好前期勘查、勘探工作，要明确灌浆施工的目的，围绕最终需要达到的承载力以及稳定性要求，合理设定最优灌浆处理压力。并且需要进行反复的验证和施工虚拟，以实现灌浆方案的优化，避免各种隐患和制约因素。

（2）浆液制备。浆料质量对灌浆施工影响较大，灌浆材料的制备过程十分重要，只有完全达到设计要求才能够确保灌浆质量结果。常规情况下，桥梁隧道工程灌浆材料往往为非化学浆液，比如水泥浆液或者是水泥膨润土浆液等，都可以作为隧道工程灌浆技术的主要材料，在施工应用后能够发挥应有加固效果。在具体选用灌浆材料时，需要综合考虑隧道工程地质条件、周围环境因素以及最终加固目的，以此更好地凸显灌浆材料的应用价值。在灌浆材料的制备中，要严格控制配合比比例，结合不同灌浆材料类型进行原材料的严格规定，以求更好实现应用效果，比如对于水泥和水的添加比例就需要精细化调控，避免干扰后续灌浆技术的操作效果[6]。

（3）成孔操作。成孔关系到灌浆的可行性。孔洞的标准将会严重影响灌浆施工的连续性、高效性，其施工过程也需要重点控制。为了进一步确保孔洞质量满足设计标准，在其钻孔施工过程中，一是需要结合周围岩土结构选择合适的机具和钻头；应结合灌浆区域的实际情况，选择适合的机具、适合的钻入角度、深度等，以辅助后续灌浆作业开展。比起孔洞角度、钻进深度等的施工控制，孔洞清理、验孔等环节的施工控制容易被忽略，事实上，针对灌浆施工操作的清孔工作也十分重要，严格控制将能够进一步降低灌浆施工出现异常。

2.2.2 施工执行阶段

隧道工程中，灌浆施工执行阶段还需要重点考虑注浆方式。不同的注浆方式，其细小处的施工操作各不相同。注浆方式可以分为纯压式灌浆法和循环式灌浆法，区别在于压入浆料是否过多，是否返回搅拌机。纯压式灌浆多采用化学灌浆施工，多为定量灌浆。而循环式灌浆法则是通过注入远大于裂缝吸收浆量的形式，以确保裂缝处能够满足最大浆料吸收，多余的浆量通过负压循环进入搅拌机，通常固结灌浆施工采用循环灌浆。

在灌浆施工过程中，较为常见的施工问题包括灌浆中断、串浆、冒浆以及返浆的现象，一旦出现这些问题，现场施工应当立即停止，并在现场迅速查明原因，采取一定的安全措施后才能够恢复注浆[7]。

除此之外，注浆施工还需要采取一系列的现场施工组织、材料管理以及人员管理，以确保施工质量。包括对注浆设备和管路的检查，要确保阀门正常开启，管路连接严密牢靠，注浆管符合高压的需求。对注浆人员的安全管理包括有戴好防护工具入护目镜、口罩及橡胶手套等，配浆人员需要持续观察吸浆情况，确保浆液配比适中，不出现吸空现象。

2.2.3 施工完成阶段

施工完成阶段封口处理是注浆施工的最后一个步骤，其重要性不言而喻。其技术要点为：一是要注意把控封孔的时机。封孔的重要前提是确保灌浆充分饱满，在此前提下要做到及时、可靠地封孔。尤其要避免封孔与灌浆施工结束后的时间差过长[8]，导致结构加固效果受损。二是要检验灌浆施工效果，检验工作一般需要分多次进行。其中最初封口完后的24h内，更是需要实时观察了解其状况，如果发现存在较为明显的浆液下降问题，则应该及时联系相关人员进行恰当补浆，补浆所用浆液材料要和原浆液一致，避免两者存在明显不融合问题，确保补浆能够达到预定高度，然后进一步予以实时观察和调整。在灌浆施工结束的若干天后，可以通过钻孔进行压水试验，对灌浆施工进行质量检验，常用的方法包括岩心实验检查、工程物理勘探检查等。

2.3 灌浆施工质量控制要点

从施工管理角度来看，灌浆施工质量保证还需要进行严格的材料控制管理、设备控制管理以及施作人员的培训。

2.3.1 重视材料控制

按照注浆设计应优先采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥。材料进场时，必须按批次对其品种、级别、包装或散装仓号、出厂日期等进行验收，并对其强度、凝结时间、安定性进行试验。当在使用中对材料质量有怀疑或者出厂日期超过3个月时，必须再次进行强度试验，并按试验结果使用。

2.3.2 加强设备控制

钻孔机械施工参数满足施工要求。机械设备满足灌浆施工进度控制需求，确保现场施工的连贯性及可行性。要做好机械设备的日常养护工作，所有仪表仪器都需要确保正常状态后才能投入施工使用。

2.3.3 注重施工培训

主要包括施工制度培训和施工技术培训两个部分。需要严格按照施工组织设计和施工管理制度对注浆施工人员进行进场前技术培训，明确施工质量要求、进度计划等；进行技术交底，明确质量控制办法等；让施工人员明确对于施工质量不符合要求的，应该及时按照返修、验收的程序进行相关处理。

3 结束语

综上所述，对于桥梁隧道工程而言，灌浆施工的主要目的是为了进一步保证隧道开挖框架结构的稳定和安全，起到加固粘接和防渗漏的作用。灌浆施工具有相对严谨的施工流程及标准，要想确保施工质量，必须严格按照施工设计方案，做好施工前的材料和设备准备，在施工过程中重点观测注浆效果、实时施工情况，施工完成后需要重点进行封口操作及质量检验。