水泥压力灌浆处治桥台台后路基下沉的应用

第３４卷第３期　２００８年９月　湖南交通科技　Ｖｏ１．３４　Ｎｏ．３　Ｓｅｐ．２００８　ＨＵＮＡＮ　ＣＯＭＭＵＮＩＣ　ＡＴＩＯＮ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　文章编号：１００８—８４４Ｘ【２００８）０３—００５５—０３　水泥压力灌浆处治桥台台后路基下沉的应用　谭国立　（广东省公路工程质量监测站，广东广州５１０５００）　摘要：妥善处理桥梁台后填土工后沉降，对保证结构安全，提高行车舒适度，降低养护　费用，提高道路使用质量，节约工程投资具有十分重要的意义。根据采用压力灌浆技术对桥台　台后路基下沉病害处理的实践经验，介绍了压力灌浆类型的原理和方法及其处治效果，　关键词：桥台；台后路基；沉降病害；压力灌浆　中图分类号：Ｕ　４１６．０　文献标识码：Ｂ　随着我国交通事业的发展，越来越多的高等级　公路被修建。资料调查表明，全国各地许多高等级　公路通车不久即在不同程度上产生桥头路基沉降，　导致桥头跳车现象的发生。由于桥头跳车病害的存　在，高等级公路达不到高速营运、行车安全、乘坐舒　适、经济节省的使用要求，达不到其本身所应具有的　服务水平，严重影响了高等级公路的经济效益和社　会效益。国外公路一般少有桥头软弱地基跳车病　害，其主要原因是路基高度较低，处理较容易，路基　工后沉降较小。然而在我国，由于国情决定着，施工　工期较短，桥台台后路段的沉降未能完全完成，留下　稳行驶；当不均匀沉降较大时，就会导致路面产生开　裂破坏。路基沉陷可分为３种情况：一是地基产生　明显的沉降或不均匀沉降；二是路堤本身产生明显　的变形或不均匀变形，其中包括路堤自重引起的变　形和路堤顶面作用车辆荷载等外界荷载时引起的变　形；三是因地基沉降和路堤本身变形之和较大导致　产生沉陷病害。结合设计、施工及工程管理等方面　的因素，可将桥台背路基产生沉陷病害的原因归结　为如下几个方面：　１）对桥台背路基沉陷病害的调查和试验研究　不够深入，缺乏有效的工程措施和质量评价的技术　指标。　工后沉降较大，难免造成后患。特别是南方地区的　高等级公路，由于过多地设置通道抬高了路堤，增加　了台后路基沉降处理的难度，从而造成造价、工期、　沉降之间的恶性循环，使高等级公路桥头跳车问题　２）设计技术不完善。应针对不同填土高度及　结构物型式提出相适应的地基承载力要求、填料选　用标准、施工压实工艺和方法及特殊的排水设计措　施；在工程费用定额方面也应作相适应的调整。　变得尤为突出。因此寻求处治桥台台后路基下沉陷　的最佳方法，妥善解决高等级公路桥台台后路基工　３）施工质量不能满足设计要求。其中有施工　队伍质量意识低、责任感差的原因；也有工程人员的　后沉陷问题，保证结构安全，提高行车舒适度，降低　养护费用、提高道路使用质量，节约工程投资，具有　十分重要的意义。　技术水平和所拥有的施工机械与工程任务不相适应　的原因。此外，对桥台背路基这项相对较特殊的施　工任务来讲，工程量和技术要求与工程费用应相配　套，在一些情况下宜适当提高工程费用定额，以便调　动施工单位的积极性。　１　台后路基沉陷病害的原因分析　所谓路基沉陷病害是指道路竣工后路基顶面实　际标高与设计值的差异较大，导致路面产生设计不　４）施工质量的检验和控制不严格。对桥台台　允许的均匀沉降或不均匀沉降情况。道路产生均匀　后路基来讲，应适当增加压实度检测频率，加强检测　过程和检测结果的监督审核。大量工程实践表明，　沉降后改变原设计的纵曲线高程，但不致使路面产　生开裂破坏。在道路的纵向和横向都可能产生不均　匀沉降。路面对不均匀沉降特别敏感，微小的不均　匀沉降就会导致路面的平整度降低，影响车辆的平　收稿日期：２００８—０５—２１　施工期间的检验和控制不严格是工后出现路基沉陷　病害的主要原因。　作者简介：谭国立（１９７２一），男，路桥工程师，主要从事施工监理工作。　５６　湖南交通科技　３４卷　２　压力灌浆的机理和类型　２．１加固机理　３　水泥灌浆施工方法及质量控制　３．１水泥灌浆程序　压力注浆是通过钻孔，并利用注浆设备，分层均　匀地将浆液注人路基土体中，以充填、渗透和挤密的　方式，排出土颗粒间裂隙中的水分和空气，并占据其　１）布孔的原则及方法。根据路基强度要求，结　合固结灌浆特点、路基形态等因素，遵循既要发挥灌　浆孔的效率，又能保证浆液留在路基有效范围之内　的原则。布孔时还应视路基实际情况而定，孔间距　以１．５～２　ｍ为宜。　空间，使路基土体孔隙比减小，强度提高。经过一段　时间后，浆液便凝固，把原来路基松散的土颗粒或裂　隙胶结为一个整体，形成一种新的结构体，成为防　水、防渗性能高，土壤化学稳定性好的一道屏障，从　而达到加固路基、充填空洞、治理病害的目的。　浆液配比大致为：水：料＝ｌ：（０．８—１．０），水　泥：粉煤灰＝１－１，浆液灌人量和扩散半径受土质、渗　透系数、土体不均匀性等因素影响。　１）扩散半径计算。　ｔ：黑（Ｒ’一ｒ３）　如Ｒ＞１０　ｒ，则可近似为ｆ＝譬　，即：　尺＝　式中：ｔ为凝固时间，ｓ；　为渗透系数，ｃｍ／ｓ；　为　空隙率，％；ｈ为注浆压力，Ｐａ；ＪＢ为水与浆液之间　粘度比；Ｒ为浆液扩散半径，ｃｍ；ｒ为灌浆孔半径，　２）灌浆量计算。　Ｑ＝Ｖｎａ（１＋Ｂ）・１　０００　式中：９为灌浆量，ｍ　；ｎ为孔隙率，％；　为灌人充　填率，％；Ｖ为加固土体，ｍ　；Ｂ为损失系数，％。　２．２压力注浆的类型　在桥台背路基产生沉陷病害处理中，一般采用　渗透灌浆和压密灌浆结合使用。　１）渗透灌浆。主要用于桥涵、通道台背加固处　理中，为使浆液在土中渗透并在短时间内凝固而采　用间隙注浆，使浆液渗入土体孔隙后，将孔隙中的自　由水、气体排除，但不破坏土体结构，从而防止了浆　液从锥坡（挡墙）砌缝中冒出，使灌人土体中的浆液　形成一道屏障，达到防渗充填和加固的目的。　２）压密灌浆。由于路基沉陷而导致的路面板　下陷、断裂、托空、裂缝等现象，可待路基加固处理完　毕后，用压密灌浆的方法将混凝土面板复抬到原路　面标高处，通过钻浅孔向土中灌入极浓的浆液，使注　浆附近土体压密而形成浆泡，初始灌浆压力基本上　沿径向扩散，随着浆泡尺寸逐渐增大，便会产生较大　的上抬力，托起混凝土面板上抬。　２）成孔钻机造型。成孔采用干法钻进，采用小　型灌孔钻成孔。其优点是进尺快，易搬动，操作简　单，钻进成本低。　３）下注浆花管。注浆花管应根据钻机钻孔的　孔深与孔径而定。一般来说，注浆结束后，注浆花管　很难拔出，如果强行拔出，会破坏路基，因此注浆花　管可作为非预应力锚杆留在路基内，可能起到管架　的作用，对于提高路基强度有很大好处。　３．２水泥灌浆施工方法　灌浆施工主要包括灌浆压力、浆液浓度、灌浆　量、灌浆次序、灌浆深度等内容。如何选择和控制灌　浆压力和灌浆浓度，是灌浆施工中首先解决的问题。　灌浆压力是保证灌浆质量的重要因素之一，如果压　力过小，灌浆射流达不到预计范围，扩散半径小，易　形成空白区；压力过大，则会破坏路基原结构，抬升　路面或冲垮边坡，还会使浆液沿路基薄弱部位冲出　路基，达不到灌浆目的。因此施工前应先做试验，结　合单孔注浆量选择合适注浆压力，浆液浓度通常用　水灰比（重量比）１：１较为合适。　３．３质量控制　１）制浆。浆液质量是影响工程质量的关键因　素，浆液过稠。流动性小，影响注浆半径；浆液过稀，　流动性太大，易漏浆跑浆，使路基土体含水量增大。　因此要严格控制浆液密度，满足工程设计要求。　２）注浆。注浆过程是加固工程的主环节，也是　保证工程质量的关键因素，在注浆中用注浆压力和　单孔注浆量控制加固效果，根据以往经验，注浆压力　不宜太大，一般控制在０．５～１．５　ＭＰａ之间为宜。　４　工程应用及效果评价　某一级公路某桥台台后路基下沉严重，行车跳　车问题非常突出，考虑该路段交通十分繁忙，无法中　断交通，因此对该处路基沉陷采用压力灌浆法进行　加固处理。　４．１注浆钻孔布置　在沉陷部位呈梅花状布设注浆钻孔，以确保被　３期　谭国立：水泥压力灌浆处治桥台台后路基下沉的应用　５７　加固土体在平面和深度范围内连成一个整体。布设　范围超出沉陷区域２．０　ｍ，孔距为２．０　ｍ×１．５　ｍ，根　据工程实际沉陷范围大小及路基土的密实情况，共　布设注浆钻孔２００个。灌注水泥浆采用４２５　普通　硅酸盐水泥，浆液水灰比为１，水泥浆中掺入速凝　剂，以确保迅速早强。采用小型卧式搅拌机拌制水　浆压力一般为０．５～１．５　ＭＰａ，以填充和渗透灌浆为　主，后期则以挤密和压密注浆为主，其灌浆压力一般　为０．８～２．５　ＭＰａ，最大时可达到４．０～６．０　ＭＰａ。在　高压作用下，水泥浆液沿土层的孔隙渗透，使沉陷部　位路基形成水泥土的固化体，从而达到加固路基的　目的。　泥浆，ＢＷ２００—４０型高压注浆泵灌注水泥浆。注浆　时采用先外围后内部的次序进行间隔注浆。从沉陷　４．２效果评价　在施工过程中，通过加固前后标贯试验、钻孔取　部位的外围开始，形成包围圈，防止浆液流出路基。　样、室内试验的试验数据对比分析，各项指标均较加　然后从沉陷部位的中心先间隔后加密注浆。开始注　固前有明显提高（试验结果见表１）。　表１标准贯入试验结果对比表　１６　１７　１８　１７　１６　１５　ｌ９　ｌ９　１６　ｌ６　１６　ｌ６　１７　ｌ６　１４　１８　２Ｏ　１４　１６　２ｌ　１８　１７　１７　２０　灌浆前的Ⅳ６＂击数平均值为６．０８，灌浆后的　浆可进一步水化，提高后期强度，因此可广泛用于高　Ⅳ６，．　击数平均值为１７．０４。通过地质钻探取芯说　等级公路路基病害处理及加固中，具有较好的经济　明，注浆后路基中的空隙已被水泥浆填满，在压力作　效益和社会效益。　用下，松散的路基土层得到了挤密和压密，形成完整　２）桥台台后路基沉陷病害加固处理时，宜采用　均匀的水泥土固化体，土体强度得到了明显的改善，　压密灌浆和渗透灌浆两种类型结合进行。路基加固　达到中密状态，满足路基强度要求，而且固化体后期　完毕，抬板（混凝土路面）时，宜采用压密灌浆。　强度随时间增长有较大提高，具有较好的强度和稳　定性。注浆后进行了路基沉降观测，经过几年的行　参考文献：　车使用，灌浆后没有发生沉降，证实注浆效果良好，　［１］池永涛，等．高压喷注水泥土桩基的设计与计算［Ｍ］．北京：中国　达到预期目的。　铁道出版社，１９９４．　［２］朱勤娟．渗透灌浆技术在深水位桥墩基础中加固的应用［Ｊ］．湖　５　结语　南交通科技，２００５，３１（１）：６７—６８．　［３］王心蕾，君红星，左宜军．真空灌浆在木塘垸沅水大桥中的优化　１）采用压力注浆的方法加固高等级公路路基　应用［Ｊ］．湖南交通科技，２００５，３ｌ（４）：ｌ１９—１２２．　病害是目前较理想的一种处理方法，施工期间不需　［４］张谦智．灌浆锚固技术在溶蚀地基加固中的应用［Ｊ］．湖南交通　中断交通，不破坏路面，速度快，能够在较短时间内　科技，２００６，３２（１）：９８—１０１．　处理路基沉陷，通过掺加速凝剂或早强剂还可获得　［５］江诗群，黄瑞强，彭雄辉．灌浆法在高路堤稳定中的应用［Ｊ］．中　南公路工程，２００１，２６（３）：３Ｏ一３１．　较高的早期强度，使路基不再沉陷，具有较好的适用　［６］黄立葵，张学群．旧水泥混凝土路面板底灌浆技术研究［Ｊ］．中南　性；与化学方法加固相比，成本低，不污染环境，水泥　公路工程，２００５，３０（４）：１４５—１４６．