龔云康

（貴州省建筑設計研究院貴州貴陽　550002）

固結灌漿在處理橋梁地基中的應用

龔云康

（貴州省建筑設計研究院貴州貴陽550002）

當前橋梁地基處理過程中固結灌漿技術的應用較為廣泛，工程實踐結果顯示，使用灌漿法對地基做填充和加固能夠對地基進行糾偏，在流砂防治管理的過程中更是發(fā)揮著重要作用。施工過程中建筑物基礎地基會出現差異較大的沉降，導致出現地面裂縫，選擇使用硅化水泥灌漿法能夠在短時間內防止裂縫發(fā)展，確保建筑物與地基的安全性與穩(wěn)定性。本文以橋梁地基的加固為例，簡單介紹了固結灌漿法的作用和具體的實施方式。

固結灌漿法；橋梁；地基

引言

固結灌漿施工環(huán)節(jié)較多，涉及的工藝也比較復雜，因此其對于施工人員的操作能力有著嚴格的要求。在實際施工過程中常會出現由于缺少專業(yè)技術及豐富的經驗而引發(fā)的問題。因此，一定要重視實際經驗的重要性，為了進一步提升大壩固結灌漿工程的施工水平，必須不斷在工程實踐中總結經驗教訓，進而提高專業(yè)技術能力。

1　固結灌漿法的一般概念

1.1固結灌漿法的施工工藝

固結灌漿法主要是用壓漿設備把漿體打入橋梁石塊的縫隙或者空隙之中，固結灌漿對石塊的加固處理是為了增加地基巖石的承載強度，也是為了調劑生大壩的堵水功能。固結灌漿分為高壓固結灌漿與常態(tài)固結灌漿兩種，高壓固結灌漿在處理地表深度大的巖石加固過程中，能夠克服因為注漿而造成的障礙與阻力，能夠實現注漿的快速填充同時獲得較好的加固作用。而常態(tài)固結灌漿處理則是在灌漿工作結束之后的7d左右，依照注漿順序，對注漿圓柱環(huán)間做分序工作，環(huán)內加密之后無水孔先壓入，之后再壓入進有水孔，依照這種順序依次向下壓，并且在這個過程中同時完成灌注工作，如有必要還需要實行補充灌注。固結灌漿的施工順序依次是先鉆孔之后進行沖洗，然后再接著開展壓水實驗，開展灌漿操作，最后是封孔。封孔之后等水泥固結便可開展檢查操作，檢查有沒有補充灌漿的要求，依照一般設計，灌漿孔直徑不可在38mm以下，雙層鋼筋襯砌段依照具體的施工設計圖施工灌漿工序。

1.2固結灌漿開展過程中需注意的問題

現如今很多的橋梁工程會使用固結灌漿的方式開展施工建設。在某種特殊的地質環(huán)境中，工程施工過程中對固結灌漿施工采用混凝土封閉法完成施工建設，持續(xù)兩個月時間進行基礎約束混凝土的連續(xù)性澆筑，以解決固結灌漿施工過程中出現的困難和問題。如果在灌漿過程中出現滲漏、漿體外流等現象，可以通過表層堵塞、嵌縫、減小壓力、加大漿體濃度等方式解決。在灌漿過程中如果出現漿體在孔之間串通的情況，則有以下解決方案：①當發(fā)現重新灌漿時吸收率明顯降低或者完全不吸漿的情況，要及時補孔進行灌漿；②如果串通孔間都符合灌漿基本要求時，可實行孔泵一對一的模式進行灌注；③如果串通孔之間不符合灌漿基本要求時，先用塞子將串孔堵住，當灌漿孔流程結束后，掃孔、清洗并給串通孔繼續(xù)灌漿。其它需要注意的是，一旦發(fā)生緊急情況需要中斷灌漿，中斷的時間盡量不要超過30min，否則需要立即沖洗鉆孔并重新開始。另外，需要預先統計涌水的壓力和涌水量，再對涌水孔進行灌漿，對涌水段需要獨立施工，施工時最好增加灌漿壓力并盡量縮短段長，按照標準完成灌漿后，還要進行超過1h的屏漿，也可采取必要的屏漿輔助手段，比如在灌漿液中混入少許速凝劑可以有效提高屏漿效率。

2　工程實例

以某大橋為例，對工程建設一般執(zhí)行流程和建成至今的質量做實際論述。

2.1施工設備準備

2.1.1施工機具

①鉆孔機具：可以選擇使用錘擊下套管鉆機，也可以選擇地質鉆探旋轉鉆機。因為待處理的地質是沖擊砂礫層，其空隙層面較大且數量繁多，所以要求套管的內徑在80～110mm之間，保證鉆孔的深度在10～30m之間。②拌漿壓漿設備：準備一臺拌漿機，一臺壓漿泵，高壓管長度15m，一只壓漿嘴。

2.1.2灌漿壓力和水泥入江輻射半徑的確定

①最大壓力：如果在灌漿過程中沉井中有冒漿的現象發(fā)生，需要先完成封底工作再開始灌漿，這個時候灌漿最大壓力以孔隙壓力對沉井底端的反壓力不會誘發(fā)沉井位置改變?yōu)橄?。②最小壓力：需要保證水泥孔漿有一定程度的抗剪強度，灌注的過程中，高壓管中和砂礫石的空隙中必存在一定的阻力，最小灌漿壓力要保證水泥乳漿輻射功能和設計效果相適應。模擬實驗過程中發(fā)現，一般灌漿壓力維持在0.1～1MPa之間，水泥的乳漿輻射半徑保持在2.5～5m之間。

2.1.3壓漿孔與壓漿設備配置

考慮到灌漿之后地層對沉井的穩(wěn)定支撐作用，灌漿壓力與灌漿輻射半徑大小和沉井外徑大小，平面使用過程中選擇2點鉆孔實施壓漿孔的布置。具體的布置位置是依照沉井上游中心點左右對稱距離上游中心位置各1/8的圓周距離，緊緊地貼合在沉井外壁實行鉆孔工作。依照計算可知，該大橋基礎地基的持力層有承載力要求，具體的壓力大小為0.7MPa。固結灌漿工作完成之后，依照這種具體的地質條件，地層的承載能力可以實現控制在5～10MPa之間，強度底限則是在半徑的邊緣位置。選擇使用雙孔灌漿兩空輻射邊緣的交叉重疊方式，可以較好地實現增強此處固結強度的目的。因為乳漿和高壓運輸管道之間存在一定的阻力限制，為了降低灌漿壓力坡降程度，加大灌漿具體影響范圍，切實實現灌漿效果提升的目的，把壓漿泵放置在老橋4#墩上的人行道位置，讓壓漿泵的出口與壓漿孔隙之間的高壓輸送管長度盡量變短，減少灌漿壓力在輸送管中的耗損。

2.2施工工藝流程

2.2.1鉆孔及孔口管埋設

在固結灌漿的過程中，需要按照環(huán)間分序、環(huán)內分兩序的原則進行施工，先對內環(huán)的一序孔進行施工，然后對內環(huán)的二序孔進行施工，從內向外展開施工，要求孔距為3.0m×4.5m，為了保證鉆機固定結實，在使用巖心鉆機時需要多次校對鉆機豎向軸垂直是否符合設計標準，鉆頭采用金剛石材質，當達到2m的深度時需要引入φ108的孔口管進行灌漿，經過3d左右的時間等待漿體凝結，孔口管確認固定后繼續(xù)鉆孔。當鉆到所要求的灌漿距離時對鉆孔進行清洗直至觀察到回水不再出現渾濁為止（按要求孔內沉淀物最好不超過20cm的厚度），繼續(xù)灌漿并鉆孔到規(guī)定高程。鉆孔流如圖1所示。

圖1　鉆孔工藝流程示意圖

2.2.2洗孔

將大流量的水流通過尾管導入到孔內，采取密封孔口，由孔底向外沖的方式進行洗孔，直至將孔內混有的各種雜質、巖粉進行徹底的沖洗，一直沖洗到回水清凈為止，對縫隙的沖洗則需要在灌漿之前并使用80%的灌漿壓力作為沖洗壓力。如果發(fā)現灌漿孔范圍中的基巖所吸收的水量較多，并且沒有回水的情況時，技術人員可以利用灌漿自動記錄儀記錄此時灌漿泵的數據；若發(fā)現灌漿孔段內基巖所吸收的水量較多，同時回水管有回水，但是壓力不能達到標準壓時，技術人員要通過灌漿自動記錄儀讀取此時最大可能到達的壓力值以及灌漿泵的流量。

2.2.3簡易壓水試驗

當壓力值處于灌漿壓力80%的控制范圍內時，將專業(yè)用于計量的導管與回水管相接，在輸入時間后自動計量儀會每隔5min統計一次數據，包括壓力、流量、透水率等指標，并將在20min后打印出來，如果最終數據不能滿足設計標準則需要返工。

2.2.4灌漿

①采用全孔灌注法。要想達到理想的固結灌漿效果，采用適宜的灌漿壓力是必不可少的，首尾兩排的壓力值最好在0.3MPa，中段則控制在0.5MPa（以設計標準為基礎）。還可以通過現場實驗進行驗證，以墊層混凝土發(fā)生移動的臨界點時為最大灌漿壓力。②灌漿的配比調換原則。一般的水灰比例分為3：1、2：1、1：1、 0.6：1（或0.5：1）四個級別，通常灌漿采用的比例是3：1，其濃度要隨時進行調整，由稀釋至濃稠而進行不斷的改變。③灌漿完成的依據。灌漿是否完成主要是參照以下兩個指標：a.標準壓力下的注入率要小于0.4L/min，持續(xù)灌漿0.5h；b.標準壓力下灌漿時長在1h之上，實現全程化灌漿。

2.2.5封孔

在完成鉆孔灌漿工作后，由監(jiān)理工程師在第一時間對施工質量進行檢查，封孔作業(yè)要在通過檢查后進行。由于灌漿的方式不同，所采用封孔的方式也不盡相同，在固結灌漿中若采取的是由上至下分段式灌漿，對應采用的封孔方法則是分段壓力灌漿封孔法；若采取的是由下至上的分段式灌漿，封孔方式選擇的是機械壓力灌漿封孔法，并在機械封孔完成后輔助人工封孔的方法，也就是將人工提前攪拌好的75#水泥砂漿填充到灌漿變干之后露在外面的孔隙中，將其填實并整理平整。相關監(jiān)測人員可通過抬動觀測對固結灌漿質量進行檢查，固結灌漿抬動觀測孔基巖深度為7m，需要注意的是，抬動變形觀測裝置需要在灌漿作業(yè)結束之前完成埋設，觀測控制10m范圍內的灌漿孔，在裂隙沖洗、壓水試驗及灌漿過程中應該有專人連續(xù)地進行觀測，每min測記一次讀數，并填寫觀測記錄表，如圖2所示。

圖2　抬動變形觀測示意圖

3　結束語

固結灌漿是一種隱蔽性較好的工程建設，在實際工作過程中充填和灌注的效果必須在施工建設完成檢測后才能確定，因此灌漿過程中需要依照吸漿的數量、泵壓，對實時的填充效果進行確定，及時調整工藝和操作，以達到設計要求和實際灌漿效果相適應的目的。

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U445.55+2

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1673-0038（2015）15-0201-02

2015-3-20

龔云康（1986-），男，蒙古族，貴州思南人，工程師，碩士研究生，主要從事道路橋梁設計工作。