王迎暉

山西省晉城北公路管理段 山西晉城 048000

隨著公路網(wǎng)路的擴(kuò)大，沿線遇到的地質(zhì)條件、水文條件更為特殊，橋梁和隧道成為重要的路線敷設(shè)形式，例如利用橋梁跨越河流和峽谷，利用隧道穿越方式來(lái)保證路線的順直性。但橋梁、隧道的施工環(huán)境復(fù)雜，存在諸多不可抗力因素，結(jié)構(gòu)以及現(xiàn)場(chǎng)巖土體有失穩(wěn)的可能，此時(shí)合理采用灌漿加固方法顯得至關(guān)重要，值得圍繞該項(xiàng)施工方法做深入的探討，形成準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)后，再將其應(yīng)用到位。

1 工程概況

某橋梁工程全長(zhǎng)45.23km，路橋隧道占比約30%。其中，隧道采用22m寬的整體式路基和9.96m寬的分離式路基。隧道設(shè)計(jì)速度100km/h，現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件復(fù)雜多樣且頗為特殊，貫通段以砂巖和英砂巖為主，有山泉水流經(jīng)，在采取爆破措施時(shí)，易由于參數(shù)不合理、作業(yè)不規(guī)范等原因而誘發(fā)泥石流、內(nèi)部開裂等問(wèn)題。對(duì)此，項(xiàng)目采用灌漿法，經(jīng)過(guò)灌漿施工后，依托于漿液的固結(jié)作用，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，規(guī)避隧道質(zhì)量缺陷。

2 灌漿法的應(yīng)用原理、優(yōu)勢(shì)及具體方法

2.1 灌漿法的應(yīng)用原理

以水泥、砂、粘土、水、添加劑為主要的原材料，按照特定的比例選取適量材料并予以充分的拌和，制得均勻性較好的砂漿，將其灌注至預(yù)先鉆進(jìn)成型且得到清理的孔洞內(nèi)，水泥砂漿在固結(jié)過(guò)程中將連同待加固結(jié)構(gòu)共同組成完整穩(wěn)定的整體，達(dá)到加固的效果。灌漿法是公路橋梁隧道施工中的重要方法，其還能夠填補(bǔ)結(jié)構(gòu)的裂縫，避免結(jié)構(gòu)表觀質(zhì)量問(wèn)題以及受力異常。在路橋隧道工程中，根據(jù)注漿壓力的不同，分為高壓注漿和低壓注漿兩種形式，通常前者的應(yīng)用更為廣泛，即壓力作用更強(qiáng)，有效地將漿液推送至特定的加固區(qū)域后，漿液的填充更加飽滿，隨之取得良好的加固效果[1-2]。

圖1 灌漿原理示意圖

2.2 灌漿法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

灌漿法在公路橋梁隧道中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)突出，主要體現(xiàn)在如下幾方面：

在壓力作用下，注入的水泥砂漿有效填充縫隙，其在逐步凝固的過(guò)程中促進(jìn)待加固結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的提升，漿液與結(jié)構(gòu)共同結(jié)合，達(dá)到“化零為整”的加固效果。

灌漿法的應(yīng)用有利于規(guī)避結(jié)構(gòu)滲漏問(wèn)題，即漿液填充至縫隙內(nèi)，消除滲漏水通道。

灌漿法對(duì)水泥砂漿的質(zhì)量提出較高的要求，其強(qiáng)度通常高于結(jié)構(gòu)本體，有助于提高隧道結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。

因不均勻沉降的存在，導(dǎo)致隧道發(fā)生不同程度的偏移，而灌漿法的應(yīng)用則能夠較好地解決該問(wèn)題，使隧道整體結(jié)構(gòu)在形態(tài)、穩(wěn)定性方面均達(dá)到要求。

圖2 灌漿法施工工藝流程圖

2.3 灌漿方法

較為常見(jiàn)的有如下幾種：

（1）填充灌漿。在地質(zhì)性坍塌或是存在大規(guī)模裂縫時(shí)，宜采用填充灌漿方法。

（2）壓密灌漿法。在高壓作用下，將制備的高濃度漿液注入孔縫內(nèi)。施工常采用高壓脈沖泵等相關(guān)裝置，注漿壓力控制在20-40MPa，由于壓力作用較強(qiáng)，噴出的漿液將對(duì)土體帶來(lái)切割作用，使土粒從土體上剝落。此時(shí)，細(xì)小的土體被注入的漿液置換，順著漿液的流動(dòng)而被推動(dòng)到土面上；還有部分土粒與漿液結(jié)合，經(jīng)過(guò)攪拌后得到均勻性較好的混合體，兩者共同凝固，產(chǎn)生穩(wěn)定可靠的固結(jié)體，擠入巖縫后起到加固的作用。對(duì)噴射流移動(dòng)方向進(jìn)行調(diào)整后，固結(jié)體的形狀也隨之改變，因此施工中需要根據(jù)具體情況以及要求控制噴射流的移動(dòng)方向[3]。

（3）滲透灌漿。橋梁地基加固、隧道側(cè)壁修補(bǔ)施工中常采用的是滲透灌漿方法，經(jīng)過(guò)注漿后，將漿液推送至巖土層，通過(guò)漿液的應(yīng)用，與周邊的巖土體共同組成穩(wěn)定的整體，此時(shí)巖土層的強(qiáng)度較之于未處理前有明顯的提高。

（4）電動(dòng)化學(xué)灌漿法。首先確定待加固的巖層，在該處確定好正負(fù)兩極后，將插至底層的正極接入金屬管內(nèi)，與電源的正極連接，以便組織灌漿作業(yè)。從適用性的角度來(lái)看，電動(dòng)化學(xué)灌漿法常被應(yīng)用于橋梁基礎(chǔ)加固中，漿液固結(jié)后基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性均得到改善。

3 灌漿法在公路橋梁隧道工程中的應(yīng)用

3.1 施工準(zhǔn)備

全面的準(zhǔn)備是灌漿施工作業(yè)正式開展的關(guān)鍵前提，主要考慮三個(gè)方面：①深入現(xiàn)場(chǎng)做全面的勘察，明確地形、地質(zhì)、水文、氣候等自然條件，對(duì)公路橋梁隧道的施工環(huán)境形成準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，將采集的信息作為施工方案編制時(shí)的參考。②合理配置施工隊(duì)伍，落實(shí)持證上崗制度，由具有資質(zhì)的員工參與施工。③根據(jù)施工方案，配備材料、機(jī)械設(shè)備，進(jìn)場(chǎng)時(shí)加強(qiáng)對(duì)材料質(zhì)量以及機(jī)械設(shè)備性能的檢驗(yàn)，夯實(shí)物資基礎(chǔ)[4]。

3.2 施工要求

嚴(yán)格依據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)開展各項(xiàng)工作，富有流程性地推進(jìn)施工進(jìn)程，盡可能避免工序交叉的情況。對(duì)于無(wú)特定圍巖加固施工標(biāo)準(zhǔn)的，則密切關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，動(dòng)態(tài)調(diào)整施工方案，盡可能提高各項(xiàng)工作的規(guī)范性。漿液被有效注入待加固區(qū)域的關(guān)鍵在于得到特定壓力的支持，不同壓力條件下的灌漿施工效果存在差異。在正式灌漿前，需組織灌漿試驗(yàn)，確定最具適用性的壓力控制值，后續(xù)依據(jù)該值灌漿；遇施工條件改變的情況時(shí)，動(dòng)態(tài)優(yōu)化灌漿壓力。灌漿量也是灌漿施工中的重點(diǎn)控制對(duì)象，其并無(wú)固定值，因此根據(jù)實(shí)際情況以及需求而定，有必要預(yù)留出額外漿液，確保在突發(fā)異常狀況時(shí)漿液能夠及時(shí)供應(yīng)，避免施工中斷。通常，實(shí)際準(zhǔn)備的漿液量以理論值的1.2倍較為合適。灌漿孔吸收量在0.6L/min以內(nèi)且有逐步減小的變化時(shí)，表明孔內(nèi)灌漿達(dá)到飽滿狀態(tài)，可結(jié)束灌漿作業(yè)。經(jīng)過(guò)灌漿施工后，軟土圍巖的承載力需達(dá)到90kPa及以上，復(fù)合型圍巖的該值需達(dá)到135kPa及以上。

3.3 灌漿材料的選取

灌漿材料的性能會(huì)直接影響灌漿效果，因此在漿液拌制階段加強(qiáng)質(zhì)量控制極具必要性。在漿液的生產(chǎn)中，配比必須得當(dāng)，其是影響漿液性能的關(guān)鍵指標(biāo)，應(yīng)加以控制?，F(xiàn)階段，灌漿主劑主要采用的是粒狀漿材、化學(xué)漿材兩類，各自均有其獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

粒狀漿材。原材料包含水泥、瀝青、粘土等，按照一定的比例混合而成，優(yōu)勢(shì)在于制備工藝簡(jiǎn)單、造價(jià)較低，因此在多數(shù)公路橋梁隧道工程中取得廣泛的應(yīng)用。

化學(xué)漿材。漿液的灌注覆蓋面較廣，灌注效果良好。

3.4 灌漿加固施工方案

3.4.1 鉆進(jìn)成孔

鉆孔采用的是半徑為40mm的鉆頭，沿著與鉆孔面垂直的方向打孔，期間加強(qiáng)對(duì)垂直度的檢測(cè)與控制，保證全程的垂直度誤差均在±1%以內(nèi)。鉆孔深度范圍內(nèi)可能存在特殊的地質(zhì)條件，在本工程中則有粉狀土壤，此時(shí)先下入導(dǎo)管用于防護(hù)孔壁（以防粉塵泥沙混入孔內(nèi)，否則會(huì)造成堵塞），而后再繼續(xù)鉆孔，直至達(dá)到設(shè)定深度要求為止。鉆孔后清理內(nèi)部的巖粉等雜物，將孔內(nèi)沉渣厚度控制在許可范圍內(nèi)，并檢測(cè)孔位、孔深、孔徑等參數(shù)，確保各自均滿足要求。

3.4.2 安裝灌漿管道

鉆孔成型后，向其中安裝灌漿管道。道路橋梁施工環(huán)境復(fù)雜，若采用普通灌漿管道，容易受施工擾動(dòng)等作用而損傷管材，例如管壁出現(xiàn)裂縫，此時(shí)部分注入的漿液沿著裂縫向外流出，材料浪費(fèi)量增加，且注漿的密實(shí)性難以得到保證，影響最終的加固效果。為有效規(guī)避該類問(wèn)題，在安裝灌漿管時(shí)采取防護(hù)措施，即在其外部包裹軟膠保護(hù)層，用于緩沖，以免管壁與周邊孔洞直接接觸而破裂。灌漿管道鋪設(shè)至指定位置后，進(jìn)一步檢查鉆孔孔隙以及管道銜接部位的孔隙，對(duì)其采取填補(bǔ)處理措施，提升嚴(yán)密性。

3.4.3 拌制水泥砂漿

根據(jù)試驗(yàn)確定的配比選擇原材料，沿一個(gè)方向連續(xù)攪拌，制得均勻的混合料。攪拌時(shí)盡可能保持勻速，時(shí)間不短于30s，期間觀察水泥砂漿的實(shí)際狀況，靈活調(diào)整攪拌速度，確保在攪拌全過(guò)程中均無(wú)砂漿離析、沉淀等質(zhì)量問(wèn)題。遵循隨拌隨用的原則，將拌制好的水泥砂漿轉(zhuǎn)至現(xiàn)場(chǎng)，盡快投入使用，通常中途間歇時(shí)間在2h以內(nèi)，否則砂漿易初凝或變質(zhì)。在本次公路橋梁隧道施工中，拌制原材料選用的是42.5硅酸鹽水泥、粒徑不超過(guò)3mm的集料，并輔以適量水玻璃、粉煤灰等外加劑，借助此類材料提高砂漿的性能。

3.4.4 正式灌漿

灌漿施工量較大，為富有秩序性地推進(jìn)施工進(jìn)程，采取分區(qū)段灌漿的方法，單個(gè)區(qū)段的長(zhǎng)度不大于50m。灌漿后，隨即采取封堵措施，避免漿液流出。按照自下而上的順序灌漿，在底處孔灌漿時(shí)，隨著漿液注入量的增加，氣體在漿液的推送作用下從高處孔排出，并在某時(shí)間節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)高處孔溢漿現(xiàn)象，此時(shí)隨即將底處孔封堵，再進(jìn)一步從高處孔開始注漿，迫使?jié){液向下推送，以保證注漿的飽滿性。注漿時(shí)，根據(jù)漿液的流動(dòng)性、內(nèi)部鋼筋分布情況等靈活控制注漿壓力，但避免壓力異常波動(dòng)。

注漿遵循連續(xù)性原則，盡可能避免中途中斷。因材料供應(yīng)不足、機(jī)械設(shè)備異?；蚱渌蚨袛鄷r(shí)，隨即掃孔并復(fù)灌。在本工程中，采用的是分階段（兩次）灌漿的方法，首次為常壓注漿，從孔底開始逐步向上注入，待上孔溢出漿液后結(jié)束；經(jīng)12h后再次安排注漿，此環(huán)節(jié)采取的是劈裂注漿的方法。第一、二次注漿時(shí)，漿液的水灰比不盡相同，分別為1:0.5、1:0.6。注漿時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況靈活調(diào)整注漿參數(shù)，保證注漿壓力、注漿量以及注漿時(shí)間的合理性。通常，注漿壓力不大于1.2MPa，若在施工期間遇到地表冒漿、串漿問(wèn)題，則隨即予以防護(hù)，并對(duì)注漿方法做出調(diào)整，例如間歇式注漿。注漿結(jié)束后，組織地基承載力的檢測(cè)工作，判斷注漿效果，實(shí)測(cè)值達(dá)到300kPa，滿足130kPa的要求。

3.4.5 灌漿孔封堵

灌漿壓力達(dá)到設(shè)定值后，仍需穩(wěn)壓灌注10min，注漿量約為10L/min，目的在于保證漿液注入的飽滿性。注漿后，隨即對(duì)注漿口做封堵處理。

4 灌漿施工的注意事項(xiàng)

依托于灌漿法，有效解決公路橋梁隧道的裂縫、松動(dòng)等缺陷，進(jìn)而保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。對(duì)于本工程而言，經(jīng)過(guò)灌漿施工后，隧道孔洞得到有效的填充處理，力學(xué)性能有所改善，抗?jié)B效果較好，實(shí)測(cè)結(jié)果顯示巖土體以及混凝土結(jié)構(gòu)兩部分的強(qiáng)度增幅均超過(guò)120%。總體來(lái)看，灌漿法的應(yīng)用效果良好，但其細(xì)節(jié)較多，必須予以高度的關(guān)注，具體做如下分析：

鉆孔期間發(fā)生突涌時(shí)，隨即暫停鉆進(jìn)，采取加壓注漿堵口的方法有效封堵。

灌漿壓力異常升高時(shí)，轉(zhuǎn)為灌注清水的方法，待實(shí)測(cè)灌漿壓力回歸至正常水平后，繼續(xù)灌注；若實(shí)際灌漿壓力仍偏離正常值，則隨即暫停灌漿，拆除管道并做詳細(xì)的檢查，判斷其是否有堵塞，若有則予以處理。

進(jìn)漿壓力長(zhǎng)期偏高時(shí)，按照如下兩條思路應(yīng)對(duì)：一是調(diào)整漿液的性能，例如對(duì)漿液的配比、濃度等參數(shù)加以改進(jìn)，制得更適用于實(shí)際施工環(huán)境的漿液；二是采用間歇式灌漿的方法，用于降低灌漿的壓力，并根據(jù)漿液凝膠時(shí)間有效控制灌漿停留時(shí)長(zhǎng)。

灌漿施工前做好技術(shù)交底和安全交底，使施工人員準(zhǔn)確掌握實(shí)際情況、工程規(guī)范以及作業(yè)方法等內(nèi)容，以便后續(xù)各項(xiàng)灌漿工作的高效開展；灌漿時(shí)加強(qiáng)檢查，例如灌漿管路的嚴(yán)密性、機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性，若存在異常則及時(shí)予以處理，避免施工裝置“帶病作業(yè)”；灌漿后，按照規(guī)范檢查，判斷灌漿施工效果，必要時(shí)補(bǔ)充灌漿或采取其它增強(qiáng)措施[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，灌漿法在加固公路橋梁隧道時(shí)具有突出的作用。施工單位必須立足于實(shí)際情況，制定工作計(jì)劃，有序完成鉆孔、灌漿管安裝、漿液制備及灌注等工作，且加強(qiáng)對(duì)鉆孔質(zhì)量、漿液性能、灌漿參數(shù)等關(guān)鍵內(nèi)容的檢測(cè)與控制，全面保證灌漿施工效果。經(jīng)過(guò)本文的分析，提出一些灌漿法在實(shí)際應(yīng)用中的具體要點(diǎn)，希望給類似工程提供參考。