公路桥梁和隧道施工中注浆技术的应用研究

姜光辉

（中建路桥集团有限公司，石家庄050001）

1 引言

公路桥梁和隧道工程是城际交通运输的重要载体， 在公路工程向大跨度、高荷载方向发展的现实背景下，预应力连续结构以其良好的抗扭刚度与力学性能成为公路桥梁和隧道工程中常见的一种结构， 用于提高公路桥梁和隧道工程的稳固性、耐用性、安全性与舒适性。 注浆技术是预应力连续结构施工中的关键技术，尤其是在地形起伏度较大的山区，利用注浆技术实现公路桥梁和隧道工程中桩体与加固体的紧密连接与压实填充， 可以提高公路桥梁和隧道工程的围岩结构防水性与工程整体力学性能。 因此，对公路桥梁和隧道施工中的注浆技术应用步骤与应用注意事项进行研究， 对于提高注浆技术的施工质量，保证公路桥梁和隧道工程的稳固性、安全性与耐用性具有重要意义。

2 注浆技术

2.1 基本原理

注浆技术是利用物理气压或者液压等方式将浆液注入岩土体缝隙中， 紧密连接与填充岩土体缝隙使其形成稳固结构的一种技术。 其所使用的浆液具有固结岩土体的作用，在物理气压或液压的喷射作用下，浆液快速注入缝隙中，将动能转化为固结岩土体的动力， 以较大的动能挤压岩土体缝隙中的细碎颗粒形成固结的整体。 在连续性与集中性的浆液高能量注射下，岩土体中原本破碎的微小细粒得以凝结，产生实质性的固结作用，有效改善了原本破碎岩土体的结构整体性、稳定性以及抗渗性能。

2.2 类型特点

注浆技术根据地质条件、注浆方式、作用机理等差异可分为压密注浆、渗透注浆、静压注浆等，其中，压密注浆与渗透注浆在公路桥梁和隧道施工中较为常见。 渗透注浆法主要用于砂性土层地基的公路桥梁和隧道工程的地基加固， 其通过渗透作用将浆液注入工程地基岩土体缝隙中， 通过浆液渗透有效挤压与排出岩土体中的气体与水分，并有效凝结岩土体，提高工程软土地基的强度与抗渗能力[1]。压密注浆法主要用于非软土地基加固，首先，对地基进行钻孔，将浆液沿着钻孔注入地基岩土体中，浆液在压力作用下经钻孔扩散、渗透至地基其他区域，促使地基内破碎岩土体固结形成一个整体，提高地基岩土体的密实性与力学性能。 相较于渗透注浆法而言，压密注浆法不适用于饱和水含量足的软土地基加固中。

2.3 应用优势

将注浆技术应用到公路桥梁和隧道工程中， 可以通过力学灌注或渗透灌注将浆液填充、挤压到岩土体、桩体缝隙、钻孔中， 通过浆液的凝结固化提高公路桥梁和隧道工程岩土体或桩体的强度、固结性与稳固性，从而提高公路桥梁和隧道工程的结构承载力。 注浆技术本身具有操作简单、施工成本低、施工限制少、对主体工程影响小等优点，其仅仅通过对缝隙或钻孔注浆与渗透即可有效固化和凝结岩土体内破碎细粒与主体形成结构稳固的整体，不会影响工程外在形象。 同时，注浆技术在施工过程中不会产生大量的粉尘污染与噪声污染，有效规避了施工过程对环境带来的破坏； 注浆技术需要的施工作业面较小，不会影响既有工程项目的正常通行。 通过对公路桥梁和隧道工程地基或桩体内缝隙的填充与固结， 可以切实提高工程地基或桩体的稳固性与安全性。

3 公路桥梁和隧道施工中注浆技术的应用

3.1 施工前准备工作

注浆技术操作简单，但在具体施工之前，需要对公路桥梁和隧道施工现场进行详细勘测，并做好各项前期准备工作。 首先，需对施工现场进行地质勘察，全面勘测现场的岩土体性质与地下水情况等， 根据岩土工程勘察结果优选适宜的注浆方法。 例如，若地基土质为砂性土壤，需选用渗透注浆法；若地基土质硬度较高，可选用劈裂注浆法；若地基土质硬度较低，可选用压密注浆法等。 注浆技术方法确定后，需进一步梳理注浆法实施流程，配备相应的注浆工具，并在现场进行注浆试验，科学论证注浆技术的可行性与实用性。 此外，注浆技术应用之前，需对浆液构成比进行优化设计，根据浆液析水率与流动性等参数标注要求，合理控制水、水泥、粉煤灰的占比，并通过注浆试验对浆液各构成原料的占比进行反复调试与试验， 确定合理的浆液原料占比，提高注浆技术应用效果。 注浆半径也是注浆操作开展中的一个重要参数， 施工人员需根据公路桥梁和隧道工程现场的岩土体地质构造情况、 设计压力等测算出注浆技术应用的注浆半径， 注浆半径同样需要利用注浆试验进行调整与优化。

3.2 施工工艺流程

以压密注浆法为例，其实施流程为：首先，对地基进行钻孔作业，然后，利用注浆管线与泵送设备将浆液注入钻孔内，在泵送浆液之前，需对注浆管线进行清理，以免管线内的杂质影响浆液泵送效率， 有效规避浆液在泵送过程中堵塞在管线内的情况[2]。 泵送浆液过程中，需仔细观察钻孔口是否有气泡溢出，若有，表明钻孔注浆出现溢浆，可停止注浆，并清洗注浆管线与泵送设备，以免浆液凝结在注浆管线内，影响下一个地基或桩体缝隙注浆效果。

3.3 钻孔和孔口管安装施工

钻孔和孔口管安装是公路桥梁和隧道工程注浆技术应用的关键环节，钻孔的深度、孔口管外露长度以及角度等均会影响浆液泵送的顺畅性。 施工人员在钻孔之前，需做好现场测量放样工作，可利用皮尺等工具对钻孔位置进行放样确定。 施工人员在钻孔时， 需结合现场勘查情况分析地基岩土体或桩体的裂缝情况，合理布设钻孔位置。 钻孔位置应充分避开排水管与锚杆等支撑设计。 钻孔之间的间距应控制在30 cm 以上，钻孔孔洞的口径应控制在1.2 mm 以内，以免钻孔距离过近或孔洞直径过大而影响注浆技术应用效果。 利用钻孔机对相应位置进行钻孔作业后，将一定直径的孔口管放置在钻孔内，并外露一定长度，以便连接注浆管线与泵送设备。 同时，要充分填充孔口管壁与钻孔孔口之间的缝隙， 以免浆液自缝隙渗漏至岩土体中，影响注浆效果。 孔口管的角度可根据注浆管线与泵送设备的情况进行优化并固定， 以免注浆过程中孔口管位置出现偏移，影响注浆顺畅性。 在孔口管处理方法上，可根据注浆技术应用地段的地下水位情况进行优化处理，例如，在涌水地段，可选用固管混合料作为注浆原料；在无水地段，可直接利用硬性早强砂浆作为浆液原料。

3.4 科学开展注浆操作

注浆操作， 即利用泵送设备将浆液经注浆管线与孔口管注入地基岩土体钻孔内，此操作过程中需关注多个参数，如泵送设备抽送并注入的浆液量、泵送设备产生的泵送压力、钻孔深度等。 在实际采用注浆技术对公路桥梁和隧道工程的地基或桩体加固时，需结合现场勘测情况确定浆液类型、浆液用量以及泵送压力等参数。合理控制泵送设备的注浆压力在0.5 MPa以下，以免泵送所产生的注浆压力过大破坏岩土体结构，也要避免注浆压力过小而影响浆液注入钻孔或缝隙的力度与速度，进而削弱注浆技术应用的效果，不利于浆液凝结与岩土体固化。 在注浆技术应用过程中，应通过标准测定动态监测注浆饱和程度， 如通过观察孔洞口气泡溢出情况可以判定浆液已填充挤压到位，此时可停止继续泵送浆液。

以某公路桥梁和隧道工程注浆技术应用为例， 施工人员采用潜孔锤在公路桥梁和隧道工程的填筑体上进行钻进作业， 钻孔后向孔内插入孔口管， 填充孔口管与孔口之间的间隙，保证孔口管在注浆过程中不会出现偏移。 按照由上而下的顺序，利用压浆泵连续将浆液灌入注浆射管中，尽量避免出现中间停滞。 同时，为防止水泥浆发生外流，事先灌注两排钻孔，以期使其发挥帷幕作用。 结合填注操作，将相邻孔注浆的时间控制在3 h 以上，以免出现孔间窜浆。其中，灌注浆体的水灰比为0.4，水泥量为65 kg/m3，注浆压力为0.1～0.3 MPa。但若此时浆液并未下沉，则需要中止注浆，将其压力增加至0.6 MPa，待确定10～15 mim 内，浆液无下沉后可停止中止注浆，同时加强注浆过程监督。

3.5 封堵注浆口

注浆技术的应用效果需动态监测， 以便及时采取措施对注浆不到位之处加以补救。 在实际注浆技术应用时，可通过浆液的固结面情况判断钻孔内浆液填充挤压渗透状况， 动态调整泵送设备的泵送注浆压力以及注浆用量。 观察上述参数调整后的钻孔注浆情况， 通过主观经验判定注浆操作是否可以继续，注浆技术相关参数是否调整。 注浆技术应用结束后，需通过随机采样对注浆情况进行检验。 通常选取部分注浆的钻孔进行压水试验，测定注浆后的岩土体吸水率与标准值（规定值）。 若是吸水率长时间小于标准值，表明岩土体注浆效果较好，否则需利用泵送设备与注浆管线继续向钻孔注浆。 若是公路桥梁和隧道工程途经区域地质条件较差， 钻孔注浆后出现严重的冒浆问题，则需增加压水试验覆盖面，对注浆效果进行严格检验，以免因地质条件影响注浆技术应用效果，以及公路桥梁和隧道工程地基加固效果。 压水试验结束后，可从钻孔中拔出注浆管线，并利用水泥砂浆对钻孔进行封堵，以免浆液自钻孔口溢出或因钻孔导致岩土体结构不稳固。

3.6 部分特殊情况处理

注浆技术应用过程中存在一些情况需要特殊处理，例如，对于各原料按照配比加工形成的浆液， 需对其性能进行量化检验，如浆液的组成、环境温度、渗透速度、配比等，以免浆液性能参数不达标，影响注浆技术应用的质量。 同时，施工人员需对注浆孔的尺寸、标高、厚度等进行二次测量与复核，确保注浆技术应用的精准性。 在利用泵送设备与注浆管线进行浆液注入过程中，应保持注浆操作的连续性，以免长时间中断导致注浆管线内浆液凝结，进而造成注浆钻孔口出现堵塞现象[3]。同时，浆液注入强调循序渐进，避免大量浆液快速注入，影响隧道工程衬砌发生变形或者浆液泄露。 若是浆液注入过程中出现异常溢出情况，需及时利用水泥袋对溢浆情况加以改善，如果溢浆情况严重，则需停止浆液继续注入，以免影响注浆技术的应用效果。

4 结语

注浆技术是利用物理气压或者液压等方式将浆液注入岩土体缝隙中，紧密连接与填充岩土体缝隙使其形成稳固结构。将注浆技术应用到公路桥梁和隧道工程中， 可以通过力学灌注或渗透灌注将浆液填充、 挤压到岩土体或桩体的缝隙或钻孔中，通过浆液的凝结固化提高岩土体或桩体的强度、固结性与稳固性，从而提高结构承载力。 注浆技术在公路桥梁和隧道工程桩基施工过程中的运用成效显著， 能够有效提升公路桥梁和隧道工程桩基施工质量， 节省建筑施工成本。 在此背景下， 还需要进一步加强公路桥梁和隧道工程施工中对科学注浆施工技术的运用来改善基础质量， 确保建筑工程建设的长期、稳定发展。