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G214線景洪南過境公路屬于國道214線勵(lì)?!昂榈慕M成路段,是云南省公路規(guī)劃“三縱三橫、九大通道”路網(wǎng)骨架中的第三縱,即德欽—大理、臨滄—景洪中的一段。該公路地貌形態(tài)以山地、丘陵、河流階地等為主,沿線地形復(fù)雜,溝谷眾多,降水豐富,路基工程相對復(fù)雜,沿線除少數(shù)土質(zhì)邊坡、巖質(zhì)邊坡有崩塌外,其余多數(shù)自然邊坡穩(wěn)定性較好,挖方邊坡參考沿線自然邊坡的坡比進(jìn)行挖方設(shè)計(jì),以分級設(shè)碎落臺(tái)的方式進(jìn)行開挖,全、強(qiáng)風(fēng)化基巖路段挖方坡比較緩,中風(fēng)化基巖路段類挖方坡比較陡。該項(xiàng)目2號(hào)橋及兩端路基早已建成,在后期使用過程中,起點(diǎn)橋臺(tái)路基結(jié)合部位逐漸發(fā)展有橫向裂縫,并隨著時(shí)間推移沉降嚴(yán)重,導(dǎo)致無法通行。通過分析得知該位置經(jīng)過溝谷地帶,分布有規(guī)模不等的軟土及軟弱土、魚塘等,表現(xiàn)為表層軟弱土含水量、液限較高,壓縮性較大,地表水較豐富,地下水位較高。施工人員通過與設(shè)計(jì)人員溝通采用注漿處理方式對臺(tái)背、涵背進(jìn)行處理,取得了良好效果。
橋頭跳車是指由于橋梁、涵洞等構(gòu)造物兩側(cè)與路堤填土銜接處產(chǎn)生較大差異沉降,造成橋臺(tái)與路基結(jié)合部出現(xiàn)明顯的縱坡變化,使高速行駛的車輛在該處產(chǎn)生顛簸跳躍現(xiàn)象。橋頭臺(tái)階的產(chǎn)生和形成主要有以下幾個(gè)方面的原因。
通常情況下,橋臺(tái)及涵洞先施工,然后進(jìn)行路基回填。施工人員在橋臺(tái)施工時(shí)為了操作方便,會(huì)根據(jù)橋臺(tái)施工進(jìn)度分次回填臺(tái)背。臺(tái)背通常位于半坡,土質(zhì)因被雨水沖刷,地基強(qiáng)度相對較差。橋臺(tái)為混凝土結(jié)構(gòu),屬于剛性結(jié)構(gòu)物,基本不沉降或者沉降較小。地基強(qiáng)度不同導(dǎo)致差異變形,再反映到上部路面結(jié)構(gòu)層,久而久之形成臺(tái)階。
設(shè)計(jì)人員對特殊地質(zhì)出露段設(shè)計(jì)考慮不全,沒有充分考慮填料、臺(tái)背排水等施工階段,從源頭上造成地基承載力較弱。
靠近橋臺(tái)處填方體的壓實(shí)度很難達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范要求,這也是一直困擾設(shè)計(jì)和施工的難點(diǎn)。對于輕型橋臺(tái),考慮壓路機(jī)對橋臺(tái)結(jié)構(gòu)物的擠壓作用,壓路機(jī)一般離橋臺(tái)結(jié)構(gòu)物有一定距離,使得靠近橋臺(tái)部位的回填土不易達(dá)到壓實(shí)度要求,造成橋臺(tái)與臺(tái)后填方差異沉降。同時(shí),因趕工而沒有很好地控制臺(tái)背填土的壓實(shí)度和填土速率,致使填料壓實(shí)度不能滿足規(guī)范要求,造成較大的工后沉降變形。
伸縮縫在車輛荷載及各種因素的作用下很容易受到破壞,如混凝土的開裂和破損、伸縮縫卡死、材料老化等。
防止橋頭跳車的方法有很多,如改善地基性能提高其承載力的地基處理方法。一般地基可采取加固土的方法進(jìn)行加固處理,對于軟弱不良的地基土,需要進(jìn)行適用于各自特點(diǎn)的特殊地基處理方法,如換土墊層法、強(qiáng)力夯實(shí)法、擠密法、深層攪拌法、超載預(yù)壓及塑料排水板、注漿加固地基法等,以提高其承載力,保證其穩(wěn)定性,減少工后沉降量。結(jié)合上述原因分析,文章主要從注漿加固臺(tái)背地基施工方法入手進(jìn)行深入探討。結(jié)合該項(xiàng)目橋涵臺(tái)背回填后存在的開裂、沉降較大問題,經(jīng)過與投資方、總包方、監(jiān)理方、設(shè)計(jì)方、地勘方溝通,決定采用鉆孔灌漿的處理方案,以此掌握了注漿處理技術(shù)在橋涵臺(tái)背回填土中的優(yōu)勢。
(1)施工機(jī)械簡單,主要為鉆機(jī)、砂漿攪拌機(jī)、注漿機(jī)等。(2)操作方便,機(jī)械化作業(yè)強(qiáng)度高。(3)道路分幅施工,對交通的影響小。(4)加固成本相對較低。
(1)測放孔位。根據(jù)現(xiàn)狀裂縫及沉降區(qū)域情況測放出注漿孔,撒白灰將點(diǎn)位標(biāo)記出來。(2)鉆孔。注漿孔施工宜選用孔徑為75mm或91mm的鉆機(jī)成孔。(3)注漿。首先選擇注漿材料,宜選擇水灰比為1∶1的純水泥漿。拌和水泥宜為P·O 42.5硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥,注漿壓力一般控制在0.5~1.4MPa。在正式注漿前,應(yīng)選用具有代表性的部位先進(jìn)行現(xiàn)場注漿工藝性試驗(yàn),以此確定單孔注漿量、注漿壓力等參數(shù),為后續(xù)注漿施工提供重要參數(shù)。注漿時(shí)要先對橋臺(tái)注漿區(qū)邊緣孔位進(jìn)行注漿,在四周形成帷幕屏障,避免漿液往不必要的方向擴(kuò)散;接著對中間部分加固孔進(jìn)行注漿,中間孔注漿時(shí)仍然采用隔孔跳注的方式進(jìn)行,并且從長邊的一端向另一端分段進(jìn)行注漿,以確保漿液充滿空隙,當(dāng)漿液開始往表土冒出時(shí),停止注漿。為了既不浪費(fèi)水泥漿又能很好地加固臺(tái)背回填土,施工人員在進(jìn)行四周帷幕注漿時(shí)一定要控制好注漿深度和注漿間距,防止?jié){液外竄,增加注漿成本。結(jié)合項(xiàng)目試驗(yàn)段的注漿,建議邊緣帷幕孔孔距一般為注漿孔孔距的1/3~1/2,且每組注漿應(yīng)間隔2~3孔進(jìn)行隔孔跳打,以確保注漿效果。(4)檢驗(yàn)。注漿結(jié)束28d后,采用鉆孔取芯法進(jìn)行注漿檢測,同時(shí)可選用標(biāo)準(zhǔn)貫入、輕型動(dòng)力觸探對加固地層進(jìn)行均勻性檢測,測定其密實(shí)度及復(fù)合地基承載力。橋臺(tái)臺(tái)背注漿示意圖見圖1。
圖1 橋臺(tái)臺(tái)背注漿示意圖(單位:m)
注漿壓力應(yīng)通過現(xiàn)場試驗(yàn)來確定,綜合考慮注漿壓力、漿液種類、地質(zhì)條件等因素的影響。
注漿應(yīng)按跳孔間隔注漿方式進(jìn)行,采用先外圈后內(nèi)圈的注漿施工方法,外圈的作用主要是形成一道帷幕來避免竄漿,內(nèi)圈的作用是固結(jié)回填土。
根據(jù)地基基礎(chǔ)相關(guān)規(guī)范,每孔注漿量可參考下列計(jì)算公式:
式中:Q為每孔注漿量,m3;A為漿液損耗系數(shù),取1.15~1.30;H為注漿孔深,m;R為漿液有效擴(kuò)散半徑,m;β為漿液充填系數(shù);S為漿液擴(kuò)散面積,m2;n為孔隙率。
注漿時(shí)一旦發(fā)現(xiàn)漏漿,應(yīng)立即停注,間歇到下一循環(huán)再繼續(xù)注漿,并可采取以下措施:(1)采取水泥砂漿加速凝劑堵塞大的漏漿出口;(2)將水灰比調(diào)整到0.6∶1(或0.8∶1),并在漿液內(nèi)加入氯化鈣速凝劑;(3)減少單次注漿量,增加注漿循環(huán)次數(shù)直到滿足終孔標(biāo)準(zhǔn)。
灌漿孔中的漿液從其他孔流失,這主要是回填土孔隙較大,碾壓不密實(shí),或者回填材料粒徑較大造成的,施工人員要適當(dāng)延長相鄰孔的施工間隔來解決串漿問題。串漿若為邊緣孔位,必須及時(shí)進(jìn)行調(diào)整,確保帷幕不漏漿。
地基處理是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,涉及多方面施工,必須嚴(yán)格按照相關(guān)要求進(jìn)行注漿施工。質(zhì)量檢驗(yàn)的方法主要包括鉆芯法、載荷平板試驗(yàn)法、變形觀測法等。
為了檢驗(yàn)注漿效果,施工單位需要安排專人進(jìn)行一段時(shí)間的連續(xù)觀測,通常為三個(gè)階段,分別為在開工前觀測一次,完成注漿工程2個(gè)月后進(jìn)行一次,完成注漿工程6個(gè)月后進(jìn)行一次。為了確保注漿質(zhì)量,相關(guān)人員在注漿結(jié)束28d后應(yīng)進(jìn)行抽測,注漿孔檢驗(yàn)點(diǎn)按注漿孔數(shù)的60%進(jìn)行抽檢,檢驗(yàn)點(diǎn)合格率應(yīng)大于90%。只有在確保質(zhì)量檢驗(yàn)合格的前提下,才能進(jìn)行后續(xù)施工。
該項(xiàng)目在G214線景洪南過境公路橋涵臺(tái)背回填處理中采用鉆孔灌漿施工技術(shù),經(jīng)過連續(xù)一年的觀測,橋臺(tái)處理部位沒有出現(xiàn)明顯的沉降變形,并且裂縫較長時(shí)間沒有發(fā)展,初步判定采用注漿處理后橋涵臺(tái)背回填土已經(jīng)基本固結(jié)不會(huì)發(fā)生較大變形,為后續(xù)路面結(jié)構(gòu)施工奠定了良好的基礎(chǔ)。