灌浆法在公路桥梁隧道施工中的应用

王喜辉

摘要：在公路桥梁隧道的施工中，桥台桥墩通常容易出现各种裂缝、砌浆脱落、砌石松动等诸多问题，严重威胁工程的安全，采用灌浆法能够起到有效的加固作用，改善上述情况，对于公路桥梁墩台的承载能力有着显著的提升效果。文中通过实例探讨了灌浆法在公路桥梁隧道施工中的应用。

关键词：灌浆法 公路桥梁隧道 应用

前言

墩台的裂缝问题是桥梁隧道的施工过程中较为常见的问题之一，因此有效开展对墩台裂缝的预防和治理工作则是我国桥梁隧道施工中极为重要的工作内容。在具体的实际工作中，墩台自身的因素诸如不均匀沉降以及自身裂缝等极容易导致桥台、桥墩不同程度的裂缝问题，对于桥梁隧道工程的安全构成极大的威胁，对于桥梁隧道的服务水平有着极大的限制作用。灌浆法的利用，可以有效对其裂缝进行修补，进而达到桥梁基础的加固作用，提高其承载能力，有效保证其使用效果。

一、灌浆法概念及施工原理

灌浆法是指利用液压、气压或电化学的原理，通过向天然或人为裂缝、空隙灌注某些能固化的浆液以达到改善各种介质的物理力学性质效果的技术方法。常用的灌浆材料包括水泥系浆材、化学浆材及混合型浆材，例如，水泥浆、环氧树脂类、聚合物的水泥浆材和水玻璃浆材等。灌浆法通过渗析、填入、挤压等方式将土块和岩石空隙中的气体和水分排出，并将散装分布的土体凝固成一个整体，具有高强度和高水稳性的特点。当前，较为成熟的灌浆技术有静态压力灌浆法和高压喷射灌浆法两种，其中，高压喷射灌浆法是通过利用钻机的压力送输浆管至土层中的相应位置，并利用设备产生的高压喷射出液体流，当这些液体流遇到土质结构时会产生巨大压力使得土粒脱落，而其他成分则会将空隙填充并重新组合为更高强度的固结体，具有较强的加固作用。当前，灌浆法的应用领域不断扩大，如地下建筑、房基、坝基等。灌浆法可以减少渗流量，使渗透性降低，进一步提高抗渗性能，同时可以降低空隙中的压力进而提高防渗性能。

二、工程概况

某公路桥梁隧道，桥全长为42m，桥梁的跨径组合为3m ×14m， 桥宽组合为1.5m +12.0m +1.5m。该桥梁隧道的下部结构为柱式墩配扩大基础，桥台为U型桥台配扩大基础。该桥梁隧道施工中发现以下问题：

1、 桥墩、桥台存在裂缝，范围是台帽中间到台身，宽度约为2mm，长度约为3m；桥墩上游侧防震挡块开裂；桥台砌石出现松动现象。对上述问题的成因进行分析，认为裂缝的产生原因为墩台不均匀沉降，以及墩台开裂。为了在施工过程中有效解决上述问题，及时控制裂缝的范围和深度，保障公路桥梁隧道施工质量，本工程采用灌浆法对桥梁基础进行加固施工。

2、灌浆法加固桥梁隧道基础方案设计

合理设计施工方案是保障灌浆法加固桥梁隧道基础施工质量的重要前提，灌浆法加固桥梁隧道基础的方案设计应包含以下几项内容。

（1）灌浆施工控制标准

灌浆强度控制标准： 灌浆后，要求杂填土的承载力标准值达到130kPa，淤泥或淤质泥的承载力标准值达到80kPa以上，复合地基的承载力要达到130kPa以上。灌浆施工质量控制标准： 灌浆施工的质量控制标准应视桥梁隧道工程施工设计要求和施工控制标准而定，对于桥梁基础的加固施工没有特定的施工质量衡量标准，由于不同工程桥梁基础的均一性、裂缝数量、裂缝程度和理论耗浆都不相同，因而对桥梁墩台灌浆施工效果应结合工程实际情况制定一套科学的质量控制标准，从而保障灌浆加固施工的有效开展。

（2）灌浆施工段的选择

结合桥梁隧道基础的不均匀沉降程度、裂缝等病害的范围和严重程度选择灌浆加固施工段，本工程主要对墩台基础四周进行加固。

（3）浆材配比

本工程以水泥粉煤灰浆液作为灌浆材料，这种浆材所用的材料包括粉煤灰、水泥等，本工程施工中采用的水泥： 粉煤灰比为4∶1； 水灰比在0.5～0.55左右； 水泥种类为普通硅酸盐水泥，水泥的强度是32.5。

（4）扩散半径

由于实际施工中墩台基础的地质存在不同程度的差异，墩台的孔隙率和渗透系数也存在一定的变化，因而不能以公式计算得到的扩散半径作为实际施工中的灌浆扩散半径。本工程施工中首先通过大量经验将扩散半径确定为1.5m，实际施工中结合具体情况对扩散半径进行适当调整。

（5）布孔

灌浆施工的布孔分布、布孔位置是否合理直接影响着灌浆施工对桥梁基础的加固效果，本工程的灌浆布孔采用梅花形分布，成孔直径为9cm，孔深为5cm。

（6）灌浆施工操作

本工程灌浆施工操作方案设计如下：

a灌浆孔深度结合勘探资料将灌浆孔的深度范围确定为3.5～6.0m；

b灌浆压力在施工现场通过实验确定灌浆压力，一般来说桥梁基础灌浆加固的灌浆压力在0.3～0.5MPa左右，灌浆过程中如遇到特殊地质及其他特殊情况应进行合理分析再调整灌浆压力；

c灌浆量灌浆施工的最终要求是达到灌浆饱满，使浆液充满地基，因而无论是通过理论公式（即灌浆量为对象土量的20%）还是通过经验判断，灌浆量的计量都应以饱满、填满地基为准；

d灌浆结束标准规定灌浆压力下，当孔段吸浆量不大于0.6L/min 时，延续30min 方可结束灌注。

3、灌浆施工

灌浆法加固桥梁隧道基础的具体施工对策如下。

（1）施工准备

进行灌浆施工前首先要做好灌浆施工准备，施工准备包括以下内容：

a准备好灌浆施工所用的机具设备；

b准备好灌浆施工所需的各种浆材；

c開展灌浆试验，通过试验确定合理的灌浆扩散半径、灌浆孔距等；

d施工现场组织到位，施工人员、技术人员就位，合理安排灌浆施工进度，组织施工现场质量控制和监督人员。

（2）施工流程及施工工艺

灌浆法加固公路桥梁隧道基础的施工流程如下： 道基础灌浆施工应按以下流程进行： 成孔→安放浆管和封堵孔口→搅浆→灌浆→待凝→成孔→安放灌浆管和封堵孔口→搅浆→灌浆→封孔。施工工艺： 灌浆法加固桥梁墩台施工中应控制好以下几项施工工艺：

a成孔采用直径为89mm的钻头正对孔位钻进，当钻头钻进至粉性土中时，应先下入导管护壁，再通过捞砂筒取砂成孔钻至粘性土中；

b安放灌浆管和封堵孔口将软橡皮包裹在花管外壁来阻隔泥沙防止泥沙涌入花管；

c搅拌将一定量的水导入搅拌桨筒，再用搅拌机搅拌，再加入预定量的水泥，继续搅拌3～5min 后过滤浆液备用；

d灌浆灌浆施工过程中应按照自上而下的顺序进行孔口封闭纯压式灌浆，直至浆液饱满，填满基础，达到设计深度为止；

e封孔当灌浆施工达到结束标准后，应及时进行封孔操作，封孔过后24h还需要对孔口进行检查，当浆液下沉后还需要进行补浆，直至浆液达到顶面。

结束语

总之，灌浆法是公路桥梁隧道工程中的主要施工手段，具有灵活性和复杂性。灌浆法不仅操作简单且不易受到天气因素影响，可以最低成本实现最高收益。但是，只有做好灌浆前期设计与准备才能制定合理的灌浆操作方法，从经济实际出发，与先进技术结合，最后通过综合性评估得到最优化的灌浆方案。好的灌浆方案会对整体公路桥梁隧道工程的高效施工做出巨大贡献，造福社会。

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