沈 鋒,閆繼鋒

(黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司)

1 引 言

在目前運營的高等級公路中,普遍存在一個問題:路面在臺背回填處出現(xiàn)不同程度的沉降斷裂(沉降值一般為 10～30 cm,有的甚至超過 60 cm),使車輛通過時產(chǎn)生跳躍和沖擊,從而對橋涵和路面造成附加的沖擊荷載,使司機和乘客感到顛簸不適,甚至造成車輛大幅度減速,嚴重的可導(dǎo)致交通事故。因此,如何解決正在運營中的高等級公路橋頭跳車問題,要從理論與施工上進行摸索和探討,提出切實可行的方法。哈大高速公路橋梁兩側(cè)引道均采用了橋頭搭板的過渡型式,隨著通車年限的增長,橋頭引道段由于地基土質(zhì)不良造成的沉降、臺背填料壓縮引起路基的沉降、剛?cè)嵬蛔円鸬某料莸纫蛩?造成搭板與原基層之間存在不同程度的脫空現(xiàn)象。在長時間車輛荷載的不斷作用下搭板漸漸變得松動,搭板尾部瀝青混凝土表面產(chǎn)生橫裂,加之雨水的滲入,產(chǎn)生了啃邊、唧漿甚至破損,形成跳車這一常見的病害。由于橋臺背沉陷、斷裂而形成了臺階,使車輛的行駛速度受到不同程度的影響。車速的降低幅度與臺階高度、路面類型、道路等級、車輛類型和行駛的初速度等有關(guān)。根據(jù)實地觀察和有關(guān)資料調(diào)查表明,當(dāng)橋頭臺階達 1.5 cm時,會對車速產(chǎn)生明顯的影響,臺階每增加 1 cm,速度就會降低 3 km/h左右;而當(dāng)臺階高達 5 cm時,車輛行駛顯著減速,其減速幅度平均可達 9～13 km/h,對行車安全產(chǎn)生嚴重影響。一般來說,汽車遇到橋頭臺階,要提前 150～180m實行減速,駛達臺階以后還在大約相同的距離進行加速以恢復(fù)正常速度行駛。當(dāng)然,司機的心理狀態(tài),對道路的熟悉程度等,對通過臺階時的速度降低也有不同程度的影響。

2 注漿原理

由于搭板的松動,其尾部瀝青混凝土面層的損壞找不到一次性根治修復(fù)的措施,剛修復(fù)不久又很快拉開,周而復(fù)始。針對舊路橋臺搭板尾端、涵臺兩側(cè)約 5m范圍內(nèi)出現(xiàn)的不同程度的不均勻沉陷問題,采用注漿加固措施處理,即利用液壓、氣壓將水泥漿注入路基,在粘性土路基內(nèi)發(fā)生徑向劈裂,漿液沿裂隙流入土體,并將土體切割成不規(guī)則的塊體,在塊體之間形成互相穿插的膠狀水泥結(jié)石,粘性土又受到充填漿液時的壓縮,形成一種復(fù)合型巖土,防止或減弱路基再下沉;在用碎石土、砂礫土填筑的路基內(nèi),漿液以滲流或紊流的方式滲入路基土孔隙,從而提高了路基強度和剛度,填實搭板脫空部分,讓搭板不再松動。壓密注漿形成的土能使路面搭板上抬,使橋頭路面回升,是用濃漿置換和擠密土體的過程。通過注漿形成的水泥柱柱體也可做為半剛性基層的樁基礎(chǔ),有效地支承路面結(jié)構(gòu)層,起到雙重作用。

3 注漿材料的選擇及配比

注漿材料的選擇主要從三個方面考慮:一是適應(yīng)快速修補的需要,應(yīng)做到當(dāng)天注漿當(dāng)天就要開放交通,早期強度要來得快;其次是要滿足壓力注漿設(shè)備的需要,操作簡捷,有較好的流動性;三是從經(jīng)濟指標(biāo)分析,應(yīng)具有可推廣價值。注漿材料可利用樹脂膠和早強砂漿,從試驗結(jié)果看,幾種材料似乎均可選擇為注漿材料。樹脂膠成本太高,沒有太大的推廣價值;添加超早強劑的砂漿基本能滿足上述三點考慮,最終我們確定用超早強砂漿進行施工。壓漿材料的選用非常關(guān)鍵,原來一般選用水泥漿液加添加劑,但是,存在凝固時間不易控制、和易性不好、體積干縮等弊病。在施工中選用了水泥∶水∶水玻璃∶注漿劑∶黃砂 =10∶5∶0.5∶0.5∶2的高水速凝材料,采用現(xiàn)場攪拌,材料凝結(jié)時間可以調(diào)控,材料混合后,凝結(jié)時間可控制在 10～60min,早期強度高,2 h可達到1.5MPa以上,混合料也可以和周圍土顆粒發(fā)生反應(yīng),形成強度,混合料凝固過程及凝固以后不收縮。

4 現(xiàn)場交通管制

在高速公路上進行養(yǎng)護作業(yè),既要能確定自身的施工安全和施工質(zhì)量,同時也要保證車輛的正常通行,所以交通管制方案十分重要。理論上,早強砂漿終凝時間較長,終凝之前它的抗擾動性較差,要想保證注漿的質(zhì)量,應(yīng)當(dāng)采用借道行駛的交通管制辦法,但這會給施工管理和車輛通行帶來不便。在實際施工中,封閉行車道和超車道,拉長作業(yè)警戒長度,盡可能把車輛引向停車道行駛,最大限度地減小行駛車輛對注漿搭板部位的擾動。由于哈大高速擴建施工正在進行,計重收費和限制三軸以上貨車的通行,為注漿實施提供了條件,擾動性減少,但是也存在著與擴建施工相互干擾,所以在施工組織上要統(tǒng)籌安排。

5 壓力注漿的現(xiàn)場實施

(1)可以在橋頭搭板存在跳車病害的路段采用探地雷達車對橋頭搭板做一次數(shù)據(jù)采集,以便確定脫空部位及程度。也可以利用鉆芯試驗確定脫空規(guī)律,從現(xiàn)場鉆芯后測得,靠近臺背部分最大脫空達 11 cm,往尾部逐漸呈遞減狀態(tài),到了尾部脫空基本在 0.5 cm以下。其橫向上基本脫空程度基本相同。

(2)施工設(shè)備的配套

①90 kW可移動式發(fā)電機組

②鉆芯取樣機

③強制式砂漿拌和機

④砂漿壓漿機

⑤水車、卡車

⑥鉆孔機

(3)施工步驟

①注漿口和出氣口的設(shè)置

出氣口原則在搭板的四周邊緣設(shè)置,且不宜過多,一般認為 5～6個即可;注漿口宜設(shè)置在搭板橫向居中位置,縱向上距離臺背 1～2m處。注漿口和出氣口的布設(shè)需要用鉆孔機鉆孔,操作時間較長,這道工序可以提前安排,如果有條件的話,可以用探測儀確定鋼筋的位置,避開鋼筋從而節(jié)約鉆孔的時間。注漿孔間距為 1m,采用梅花形布置,單個孔深 2m。

②砂漿拌和

在注漿前應(yīng)進行室內(nèi)配比試驗和現(xiàn)場注漿試驗。嚴格按照配合比將一定數(shù)量的水泥、黃砂、早強減水劑加入強制式砂漿拌和機內(nèi)先行干拌后,再加人一定數(shù)量的水,泥漿水灰比可取 0.5～1,也可加入 1～2%的速凝劑或 0.3%的三乙醇氨,拌和時間不少于 3min。

③注漿

將拌好的砂漿通過壓漿機從密封的固定注漿口壓人砂漿,砂漿在壓力作用下會很快流向各出氣口部位,待某個出氣口溢出砂漿時即行用預(yù)先準(zhǔn)備好的木塞塞緊出氣口,所有出氣口都溢出砂漿后注漿工作即告完成。壓實注漿應(yīng)保證封閉泥漿凝固后方可進行,充填微收縮的部分,使搭板和已注漿部分沒有空隙。注漿壓力 1～5MPa。單個注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn):a注漿壓力逐步升高,達到設(shè)計終壓并繼續(xù)注漿 10m in以上。b水泥漿注入量達到設(shè)計數(shù)量,且結(jié)束時的進漿量在20～30 L/m in以下。注漿路段注漿孔完成后,進行效果檢查和評定,不合格者補充鉆孔注漿。注漿結(jié)果評定標(biāo)準(zhǔn):a對注漿過程中的各種記錄資料綜合分析,注漿壓力和注漿量變化是否合理,是否達到設(shè)計要求。b橋臺兩側(cè)各取 3個注漿孔作為檢查孔。檢查孔應(yīng)鉆取巖芯,觀察漿液充填情況。施工時可根據(jù)實際情況合理調(diào)整施工參數(shù)。在注漿范圍內(nèi),注漿順序應(yīng)由外往內(nèi)進行,即先注路基兩側(cè)及橋臺遠端的土體,與橋臺臺身一起形成一個封閉圈,再注圈內(nèi)土體。注漿壓力由小到大依次施加,避免一開始就采用大注漿壓力。最后以橋涵搭板的平面標(biāo)高和冒漿情況為檢測手段,以保證橋涵與路面的順接和搭板加固的質(zhì)量。要詳細記錄壓實注漿過程中的冒漿情況,判斷土體的擠密效果。

④路面瀝青混凝土鋪裝層恢復(fù)

注漿結(jié)束后要及時對鉆孔部位的鋪裝層用瀝青混凝土進行修補性恢復(fù),以確保行車安全。并用水對路面進行清洗,保持路容路貌。

⑤幾點需要注意的事項

準(zhǔn)備要充分,應(yīng)有施工組織設(shè)計及技術(shù)措施。材料要事先過篩再運到現(xiàn)場;各種設(shè)備的性能保證完好;注漿必須早開工,注漿結(jié)束后保證有足夠的時間讓砂漿成型,天黑之前開放交通,把行車擾動減少到最小程度。施工時間選擇在夏季高溫季節(jié),考慮光照時間長,砂漿強度來得快。壓力注漿主要是要能形成壓力,所以注漿口必須密封,這樣砂漿才能充實每一處空隙。注漿前需認真檢查搭板四周有沒有空洞或縫隙,特別是臺帽下的錐坡。而且,由于道路擴建,邊坡和橋臺錐坡已經(jīng)開挖,要在注漿過程中有專人負責(zé)檢查是否存在跑漿及漏漿現(xiàn)象,這類問題必須先行封堵?；旌狭闲枰幸欢ǖ暮鸵仔?以方便施工。嚴格控制配比,以保證注漿的混合料結(jié)硬后不能有多余水份。保證混合料有一定的膨脹性。注漿壓力若控制不當(dāng),容易產(chǎn)生鼓包破壞原有路面。

(4)效果驗證

注漿后通過鉆孔取樣,檢查搭板是否已經(jīng)與砂漿連成一體,無脫空現(xiàn)象,車輛通過時無抖動現(xiàn)象。

6 經(jīng)濟指標(biāo)分析

根據(jù)處理每一整座橋梁的機械臺班和材料用量,正常處理每處搭板約需 3萬元左右。

7 結(jié)論和建議

用超早強砂漿進行壓力注漿處理橋頭搭板脫空現(xiàn)象,實踐證明此技術(shù)是可行的,從成本分析經(jīng)濟指標(biāo)看,具有一定的推廣價值。注漿工程應(yīng)用范圍較廣,還可以用于處理高填方路基沉陷,水泥混凝土面板底部脫空等工程。相信經(jīng)過建設(shè)者的不斷改進,壓漿技術(shù)必將會發(fā)展得更加完善。