灌浆加固技术在公路桥梁隧道施工中的应用研究

文／赵龙 四川公路桥梁建设集团有限公司公路三分公司 四川成都 610200

引言：

灌浆加固技术是一种较为成熟、应用较为广泛的施工技术，在公路、桥梁、隧道等工程中得到了广泛的应用。既能改善工程的整体稳定性，又能起到良好的支护作用。采用灌浆加固技术完成的公路桥梁隧道工程，其施工质量和安全性能得到明显提高，延长使用寿命，减少质量问题，具有很好的推广应用前景。为此，必须积极开展灌浆加固技术的研究，以促进公路桥梁隧道工程施工的质量。

1.灌浆加固技术综述

1.1 概念

灌浆法加固技术是隧道工程施工中常用的一种技术，通过合理的处理手段，对已有的裂缝或孔洞进行灌浆，更好地解决问题和隐患，提高有关介质的使用效率。从目前的施工效果来看，水泥砂浆、水玻璃浆料以及其他混凝土的施工工艺可以通过渗析、挤压、电化学等方法，提高水泥浆料的灌浆效率，将混凝土裂缝中的空气以及水分全部排出，保证结构的稳定。从隧道施工灌浆法加固技术的使用效果来看，可以有效地提高目标区域的机械强度，并使其更加稳定、可靠，防止由于施工过程中出现的松散现象而影响到整个隧道的安全[1]。灌浆法加固技术是目前隧道工程中普遍采用的一种加固方法，必须重视灌浆方法和灌浆材料的选用，才能使整体的施工质量得到最大程度优化。

1.2 优点

首先，采用灌浆法进行裂缝填充，可以有效地解决施工中出现的渗漏问题，采用填料对裂缝进行充填，使隧道的整体稳定性得到改善，施工质量得到明显改善。其次，采用灌浆加固技术可以有效地解决路面渗漏水问题，在裂缝中注入高抗渗物质，对裂缝进行修复，可以使整个隧道整体的抗渗能力得到提高。其三，填料与工程构件的有效组合，可以使整体结构强度得到全面提升，并能起到增强作用，进而减小裂缝的影响。最后，采用灌浆加固技术，可以有效地解决因路基不均匀沉降而造成的斜坡。综上所述，在公路桥梁隧道工程中采用灌浆加固技术既能保证路基的强度、稳定，又能起到填补裂缝、改善施工质量和安全的作用，为推动公路桥梁隧道工程建设发展提供重要保障。

1.3 原则

首先，要坚持针对性原则。特别是由于公路、桥梁、隧道施工中不同的地质条件，其应用范围和侧重点也各不相同。比如，在土层厚度大的情况下，可以采用深层灌浆进行加固，提高深层土壤的黏性；在岩体结构中应用灌浆加固技术必须注意岩体裂缝的部位，做好岩体裂缝的治理，提高作业区的稳定性，并对其进行有效治理[2]。在采用灌浆加固技术时必须针对不同的地质情况，合理选择灌浆加固技术及技术过程，以充分利用灌浆加固技术的优点，提高工程的整体质量。其次，要坚持统一性原则。在灌浆加固时必须从整体上考虑其适用范围，降低地质条件、环境因素和人为因素对工程的影响，使工程作业的整体水平得到提高。

2.灌浆加固技术的分类

2.1 渗透灌浆加固技术

在公路桥梁隧道工程实际施工中遇到较复杂的基础条件时必须采用渗透灌浆加固技术，还可以用于施工条件较为苛刻的场合。渗透灌浆工程中主要采取渗透法，以保证已配好的浆料通过裂缝渗透，固化后可形成类似于岩土的构造，具有良好的强度和抗剪能力。

2.2 填充灌浆加固技术

填充灌浆加固技术是一种常用的方法，广泛地用于公路桥梁隧道工程的加固。在某些桥梁施工中因其不均匀沉降等原因，容易产生裂缝、孔洞，采用充填灌浆加固技术可以很好地解决其稳定性和强度不足的问题。对较为密集的孔隙、裂缝部位，采用灌浆加固技术进行加固处理。在公路、桥梁、隧道中由于长时间的使用，会出现不同程度的损失，造成开裂、孔洞等问题，采用这种方法进行加固，也是十分有效的。

2.3 电动化学灌浆加固技术

电动化学灌浆加固技术是在岩体两侧形成正、负极，浆液由正电极和负极组成，既可以增强地基的加固效果，又可以增强地基的强度。

3.公路桥梁隧道工程中出现的问题与原因

3.1 问题

第一，墩台裂缝问题：在公路桥梁隧道工程施工中桥墩部位的裂纹往往不明显，容易被忽视，但随着时间的流逝，裂纹逐渐扩大，当裂纹宽度达到2 mm 以上时如果不进行及时的处理，将会导致桥隧的安全运行。第二，砌石松动问题：在公路、桥梁、隧道中砌块松动是很普遍的现象，当砌块松动时连接处会产生松动。由于隧道地质条件、地层变化的压力以及松散压力等因素，导致了砌石的松动[3]。桥梁隧道在荷载作用下，会对施工质量造成一定的影响。第三，砌浆的脱落问题：浆液在公路、桥梁、隧道工程中是一种非常有用的材料，首先，泥浆可以覆盖建筑的粗糙表面，起到美化建筑物的效果。其次，水泥浆在某些方面起到了增强的效果。一旦发生了砌体脱落现象，将导致建筑物失去相应的防护层，给工程建设带来安全隐患。

3.2 成因

第一，自然因素。在公路、桥梁、隧道等施工中混凝土是建筑施工的重要原料，对环境条件有很高的要求。在冬季和夏季的高温差下进行施工很容易产生裂缝，直接缩短了公路桥梁隧道工程的寿命。在混凝土结构的浇筑中若不充分考虑温度的变化，会导致混凝土内外温差过大，温度变化过大，会导致混凝土表面产生细小裂缝。当气温高于30℃时必须进行降温处理，以减少裂缝的发生。第二，荷载因素。在公路桥梁隧道工程施工中若不对工程的总体承载力进行科学的设计，又不考虑其后期的使用状况，在工程的运营中出现大量的荷载问题，将会导致工程出现裂缝和缺陷。第三，沉降因素。如果在修建公路、桥梁、隧道前，工作人员没有充分了解工程的地质状况，对基础资料的掌握不够透彻，很容易在软土地区施工，造成塌方。由于地质沉降会使混凝土结构发生改变，当结构失稳时会产生开裂问题。第四，技术因素。施工单位在施工过程中不能充分考虑到工程的具体情况，不能正确地选用施工技术，不能严格按程序进行施工，就会加大裂缝问题的发生，影响工程的整体质量。

4.灌浆加固技术在公路桥梁隧道工程施工中的应用

4.1 施工前准备

首先，在灌浆前应事先做好灌浆试验，根据灌浆试验的结果，掌握施工技术的各项指标，并对其进行修正，确定施工能否进行、施工的方法等。它所需的实际资料很多，必须在灌浆之前做好充分的准备和精确的调整，比如通过实验来了解扩散半径等，以便准确地调整灌浆孔间距。进行灌浆试验的主要原因是有关方面没有建立严格的规范，所以必须根据试验结果来确定有关的参数，以便对灌浆工作进行精确的指导[4]。其次，准备浆材和机械，以保证工程顺利进行。第一步，确定灌浆质量。施工技术人员在制定灌浆规范时既要考虑公路桥梁隧道工程施工的质量，又要考虑相应的灌浆强度规范。在确定灌浆规范时如果没有考虑到任何一个方面，制定的灌浆标准都不能满足公路桥梁隧道工程的要求。第二步，控制好浆料的比例。为了提高灌浆加固技术的质量，必须严格控制各主要灌浆材料的比例，以保证灌浆材料的最佳配比。在进行灌浆料配比工作前需要进行现场勘察，全面了解工程中出现的裂缝位置和严重性，以便用灌浆材料对工程中的裂缝状况进行有效修补。第三步，对扩散半径进行计算。对于不同类型的公路桥梁隧道工程，由于不同地区的地质条件有很大的差别，施工技术人员要充分考虑到这些差别，才能更好地保证其稳定性。最后，在采用灌浆施工的过程中必须重视灌浆的施工管理，并做好施工前的准备工作。负责灌浆施工的人员应具有较高的专业素质和职业道德，清楚自己的职责，严格规范自己的操作技术，确保灌浆施工达到标准。

4.2 操作流程

首先，确定灌浆孔的灌浆深度及灌浆压力，一般公路桥梁隧道工程要求的灌浆压力为0.3～0.5MPa，因此，在实际工程中应根据工程实际情况调整灌浆深度及压力。其次，设计和明确灌浆剂量，为了达到工程实施的要求，必须在灌浆前精确地计算出灌浆量，并依据灌浆加固技术规范进行公示，即可实现灌浆量的计算。最后，在灌浆工作正式开始前必须完成灌浆质量检验，要求灌浆孔洞的吸浆系数在0.6L/min 左右，并能持续吸收超过30min，然后再进行灌浆工作。为达到预期的工程效果，有关部门应在灌浆技术中明确施工要领，并依据灌浆技术的具体特点，对施工条件进行合理的管理[5]。在工程施工中有关部门要对供电进行合理的控制，以保证灌浆技术的顺利进行。同时为应对突发情况，在灌浆技术施工中要预留和设置后备电源，以便及时、高效地处理各种突发情况，保证工程质量。要对注浆周期进行严格的控制，合理确定浆液比例，以保证注浆作业的顺利进行。在钻孔内插管能有效地改善施工质量，节约工期。在进行插管前，施工人员应将心管插入钻孔内，并将其拆卸。采用喷灌技术，实现了插管作业的同步，保证了插管作业的正常进行。在这个工艺中水压应控制在1MPa 以下，否则，就会出现孔壁坍塌等问题，影响工程的质量和进度。

4.3 钻孔及孔口管道的安装

首先，钻头的直径要清楚，然后再用红漆等色彩鲜艳的颜料打上孔，再把钻头的角度调整好，就可以开始钻孔了。在实际生产中必须遵循缓慢、连续、轻压的原则，及时调整孔位的方位和角度，保证与设计图纸上的标记相符。在钻入地层时若遇粉性土壤，应采用相应的管道，在防护孔壁的同时使用捞砂筒进行泥浆钻井。在完成了钻井工作后，还要进行喷嘴的安装。首先，根据现场需要，对钻孔进行导向，然后将50 毫米口径的钻孔管插入到孔内，露出20-30cm。为了保证泥浆的灌浆顺畅，还可以用麻线把孔和管壁间的空隙全部填满。其次，在安装时要掌握好孔口管道的安装角度及牢固程度，并有针对性地解决无水区和涌水区。在没有水分的情况下，可以采用硬质早强砂浆充填作业；在涌水区域，必须设置孔口，将混合料充分搅拌，然后用多个塑料袋将其填满，待水与泥浆接触后，混合物便会形成泥浆。

4.4 科学开展灌浆操作

在灌浆管道安装完毕后，应按规范要求进行压水测试，以保证灌浆顺利进行。确定好了，再进行混合，首先要按照实验室的配比，加入水、水泥、煤灰，然后用搅拌器进行混合，这样才能保证浆料的质量。在灌浆正式启动后，由工人按自上而下的顺序，将泥浆缓缓注入井眼。在施工中为防止出现串浆现象，采用先疏后密的方法进行井眼和灌孔的流水线。同时施工时要注意泥浆的灌浆规律，泥浆向上蔓延相对容易，向下蔓延困难。在安装了灰泥内衬之后，再进行灰浆的混合。在水泥浆料的混合中一定要在相同的方向上进行搅拌，并且在搅拌的时候要保证一定的流速。为防止凝固，所附填料不可长时间悬吊。黏土易溶于水，易于分散，若要成型，其稳定性也较为可靠。膨润土，在水泥中加入适量的膨润土，其用量为2%-3%，可以起到稳定的作用，同时也可以保证浆液的形态和析水率的质量。黏土浆料的制备方法有二：一是将一定比例的水分与土壤混合，经过一定的搅拌工艺，获得所需的浆料。第二步，将黏土按照一定的比例进行调配，以使原浆与水的混合物达到一定的比例。原浆的制备方法如下：将泥土浸泡在水里，经过物理和化学的作用，就会形成泥浆。混合黏土的原浆经过浸泡处理后，经过泥浆搅拌器，加入适量的水，就可以得到合格的黏土原浆。水泥胶泥。由于水泥和黏土各有利弊，掺和后可以弥补两者的不足，从而形成较好的灌浆。水泥和黏土的比例是1:1～1:4，水分和干料的比例是3:1～1:1，由于材料的种类、性能和作用各有差异，所以要根据实验来确定合适的混合比例。在钻孔完毕后，在模制前将所有的材料都准备好，然后就可以完成建筑的建造。一般的填缝料都是由42.5 包覆而成，经过审查后可以在填缝料中加入添加剂，以改善其特性，直到所有的填缝料达到施工要求，并可以确认使用为止。混合时要用高效的搅拌器，大约要打30 分钟，但是要看具体的情况。制造等离子体液体时温度不宜高于30℃，不宜将其直接置于阳光下，以免造成充焊质量过早固化[6]。在填缝后，还需要最后的封口，以保证接缝的完整性和时间性，防止整个结构的整体性和加固，由于这些部位长时间没有吸气。在密封结束后，要对其进行实时监测，尤其是在第一次密封结束后24 小时之内，若出现严重问题，建议立即联络相关部门，使其与旧等离子体配合，以避免出现严重的埋藏问题，同时保证凹槽的品质符合原来的高度。

4.5 特殊情况

在公路桥梁隧道工程的实际施工中经常会遇到一些非正常的作业，这些作业都需要采取一些特别的措施来处理和解决，以保证工程的质量。比如，在进行灌浆工作的时候，如果在灌浆孔下面出现了一个意外的停顿，那么灌浆孔就会堵塞，要想预防这种情况，必须要做好充分的准备，以避免在施工过程中被打断，否则必须在最短的时间内重新进行灌浆工作。在灌浆过程中要防止出现大量的灌浆现象，否则会造成桥梁、隧道衬砌部位的渗漏或变形。一旦发生问题必须立即停止施工，寻找并分析原因，等到泥浆固化后才可以进行灌浆工作，在二次灌浆的时候要控制好灌浆速度，并注意观察，防止其他突发事件。

4.6 养护与验收

在进行公路桥梁隧道工程施工时既要重视施工前的准备，又要注重施工工艺，同时要重视施工的养护与验收，这是确保项目高质量高效运行的基本条件。在工程竣工验收时要对钻孔作业进行严格的试验，保证泥浆能达到预期的凝结效果。同时还要检查土体与泥浆之间的黏结情况，按照相关的规范进行施工状况的评价和检验，并对工程的具体施工进行详细的检查，使构件和结构能够达到相应的建造标准。

结语：

公路桥梁隧道工程施工的施工质量，关系到施工后的使用效果，关系到人民群众的出行安全。在公路桥梁隧道工程施工中必须采用灌浆加固技术，以有效地解决施工中出现的裂缝、砌石松动、砌浆脱落等问题，以全面提升施工的安全性、稳定性，延长桥梁的使用寿命。在公路桥梁隧道工程施工中必须重视灌浆加固技术和质量的运用，准确地完成灌浆作业，并严格按照规范和设计要求，合理地进行施工，保证灌浆加固技术的整体质量，提高灌浆作业的规范性和专业性。