李正垣
(云南云嶺高速公路工程咨詢有限公司,云南 昆明650200)
為進一步研究注漿工藝在高速公路橋梁的規(guī)范使用,本文將從橋梁的地基注漿工藝著手,重點分析地基注漿工藝的規(guī)范化操作。由于各個地區(qū)的不同地質條件,使用的注漿工藝、注漿設施、注漿方法、注漿材料、檢測以及監(jiān)測等各種方法也根據(jù)地質條件的不同而有很多。其中,純靜壓注漿屬于一般使用的注漿方法之一。一般來說,注漿方法的選擇根據(jù)實際的工程情況進行,但是,還需要以達到防沖刷為基礎目標,否則就必須換一種方法進行改進。技術參數(shù)與施工工藝的選擇直接關系著注漿的質量優(yōu)劣,在進行注漿之前,應先進行試驗研究,再依據(jù)試驗研究的結果明確注漿的施工工藝以及技術參數(shù),這樣才能保證這種工藝的順利進行。
通常情況下,注漿技術可分為靜壓注漿和高壓噴射注漿兩大類。但是根據(jù)漿液對土體的作用機理、地質條件注漿壓力、漿液的運動形式以及替代方式等,又可將注漿技術劃分為滲透注漿、劈裂注漿、壓密注漿和噴射注漿四類。本文中重點介紹滲透注漿與壓密注漿兩種注漿工藝。
滲透注漿是指在不破壞地層土顆料排列的基礎上,將漿液填充到土顆料孔隙中,使土顆料可以膠結成一個整體。其主要理論包括有球形擴散理論、柱形擴散理論等。柱形擴散理論是指以一部分注漿管的注漿當作研究的基點,在擴散時漿液會呈柱狀。由于實際注漿操作時,漿液并不會全部為牛頓流體,而且被注介質可能均是勻質土,球形擴散理論的應用會存在一定的局限性。柱形擴散理論與球形擴散理論存在較多相同的假設,因此,應用上也具有相似的局限性。
壓密注漿也稱為擠壓注漿,它主要是采用鉆孔的方式使?jié)獬頋{液擠向土體,使得球形漿泡形成于注漿處。另外,由于漿液的擴散作用,會使得球形漿泡被外力擠壓至周圍土體,并對土體也形成擠壓作用。漿液一般不會滲透到土體內,正由于此,土體會變得更加密實,一般不會在土體上形成劈裂,這也是壓密注漿與劈裂注漿的最大不同。壓密注漿廣泛地應用于固結地基土、抬升建筑物等很多領域,但是該類注漿工藝并不適應透水性能差、含水量較高的軟勃土。
注漿工藝是為應對高速公路橋梁施工中出現(xiàn)的復雜地形、地質條件,提高工程質量而設置的重要工序。簡單地說,注漿工藝主要是將各種不同的漿液材料經注漿輸送途徑輸送至各種復雜地層中,使地層能夠壓密、膨脹、膠結、固結等。注漿工藝包括鉆孔放樣工藝以及成孔工藝兩重點。筆者在下文中將結合高速公路橋梁,簡單介紹注漿工藝的具體實施方式。
在高速公路橋梁建筑過程中應用注漿工藝所使用的漿液強度要求并不是特別嚴格,但是其析水率需相對較小,而流動性則應稍微大些。漿體配備時,應該稍微提高粉煤灰的含量,如有關技術要求規(guī)定,漿體中水泥與粉煤灰的比例應控制于3:1~4:1,但是為提高粉煤灰的含量,應該選擇水泥:粉煤灰= 3:1,而控制水灰比為1.0左右。在進行實際注漿操作時,不可過高地調節(jié)注漿壓力,一般控制注漿壓力為0.8~1MPa,以盡量保證原地層結構不受注漿工藝的影響。
在給定的注漿壓力條件下,漿液施工所能擴散的有效半徑是決定注漿效果的重要指標。R值通??梢园凑绽碚摴竭M行估算。但是若地質條件較為復雜或者不能準確地選擇計算參數(shù)時,可采用現(xiàn)場注漿試驗以確定注漿有效半徑?,F(xiàn)場注漿試驗確定注漿有效半徑的公式如下所示:
其中,K為滲透穩(wěn)定系數(shù);P為注漿壓力;t為注漿的時間;n為現(xiàn)場土的空隙率;b為損失系數(shù);r0為注漿半徑。
依據(jù)實際地層的不同情況,合理、有效擴散半徑,明確排距、排數(shù)、孔距、孔數(shù)以及位置。注漿施工框架橋在進行建設的過程中,應先預埋好注漿管,尺寸與墻體的厚度等同。橋體兩側的每股線路正下方要預留注漿孔與注漿孔道,主要分為上、中、下三個,共計48個,框架橋進時,隨橋體頂進,埋設鋼化管。
根據(jù)橋體以及路基的實際特點,注漿須使用由下而上的方式逐一注漿加固。將全部的孔道初始密封蓋打開,再從最下方的孔道進行注漿,在進行注漿的過程中,不但要控制好粉煤灰與水泥的的混合比以及水灰比,還要將注漿的壓力嚴格控制在0.8~1MPa之間,若壓力太小,滲透效果可能不佳,有些地方還可能因注漿壓力不足而造成漿液擴散半徑太小。如果壓力太大,就可能會影響路基的原有狀態(tài),有些地方還可能出現(xiàn)不均勻沉降,甚至會對線路與行車安全造成影響。在將壓力控制較好的狀態(tài)下,到中間孔道出現(xiàn)漿液時即停止對下方孔道的注漿,封閉下孔道,再從中間開始注漿。
一般來說,注漿量的體積與土的孔隙體積相同,但是,在進行注漿的過程中,漿液還無法完全將土的孔隙體積完全填滿,而且土中的水分也占據(jù)了孔隙的一部分體積。因此,在對漿液進行計算時,一般是乘以小于1的灌漿系數(shù),但根據(jù)實際情況中漿液可能會流到計劃的范圍之外,因此灌注所需要的漿液總用量Q可參照下式計算:Q=K·V·n·1000,其中Q為漿液總用量(L);K為經驗系數(shù);V為注漿對象的土量(m3);n為土的孔隙率;。
為了確保加固的質量,在確定設計需求之后,先對現(xiàn)場的注漿進行試驗,以明確適用的施工工藝,在施工過程還要在各個環(huán)節(jié)把好質量關。主要包含有:材料進入施工現(xiàn)場關,注漿材料需嚴格按照規(guī)范要求,禁止采用劣質水泥工程放樣關;工程放樣關,必須對每次放樣進行復核,確保精準無誤;實踐施工操作關,注漿的參數(shù)必須嚴格把關。
在進行注漿之前應該預留注漿孔道,依據(jù)線路與高速公路橋梁的實際情況,在進行橋體墻體澆筑時需預留到合適的位置。在進行注漿的過程中,必須使用標準的計量工具,嚴格根據(jù)設計配方、配料以及施工,注漿必須嚴格參照程序施工,每孔進漿必須準確,注漿的壓力必須嚴格控制在0.8MPa~1MPa之間,并由專業(yè)人員操作,若出現(xiàn)壓力突然上升或從孔壁溢漿的現(xiàn)象,則需立刻停止注漿。每孔的注漿量必須嚴格按照設計要求進行,出現(xiàn)跑漿或者漏漿時,應采取合適的措施解決,保證注漿量達到設計要求,嚴格控制好地面高程的情況,避免地面隆起。
注漿技術在水電與建設行業(yè)中的發(fā)展相對較成熟,并制定了相關的技術規(guī)范。但是,對于高速公路橋梁施工的加固處理中,注漿工藝規(guī)范還尚未成熟。根據(jù)具體工程的實際情況,進行注漿的方法是否符合防沖刷的預期目標,還需要進行一定的研究調整。筆者依據(jù)一線的實際經驗,技術參數(shù)與施工工藝的合理選擇是直接關系注漿質量的因素,為了確保此工藝的順利進行,在進行注漿之前,先進行試驗研究,以確定注漿的漿施工工藝與技術參數(shù)。再進行大面積的注漿施工,以確保工程的質量。
[1]廖成林,朱海亞,楊玉銀.超前探水預注漿技術在南水北調東線穿黃隧洞工程施工中的應用[J].四川水力發(fā)電,2010,29(3):68-70.