原新星

注漿技術(shù)是與地下水作斗爭的一門關(guān)鍵技術(shù)，主要應(yīng)用在封水和加固兩個方面。它是利用液壓、氣壓和電化學(xué)原理，通過注漿管把漿液均勻地注入地層中，漿液以填充、滲透和擠密等方式，趕走土粒間或巖石裂隙中的水分和空氣后占據(jù)其位置，經(jīng)人工控制一定時間后，漿液將原來松散的土?；蛄严赌z結(jié)成一個整體，形成一個結(jié)構(gòu)新、強(qiáng)度大、防水性能高和化學(xué)穩(wěn)定性良好的“結(jié)石體”。雙液注漿即水泥—水玻璃漿液，也稱 CS漿液(C代表水泥，S代表水玻璃)。那么，雙液注漿是怎么實(shí)現(xiàn)對地基的固結(jié)封水呢，這主要是通過漿液對地層裂隙或孔隙的充塞作用。在這里，我們以灤河特大橋 36號墩加固整治工程為例進(jìn)行簡單的探討。

灤河特大橋是一座38孔 32m混凝土梁雙線橋，且上、下行各自分建，36號墩為三層擴(kuò)大基礎(chǔ)，23.6m高的圓柱形墩身。此橋于 1992年 11月開通運(yùn)營，多年后發(fā)現(xiàn) 36號墩異常，該處上下行橋梁與梁之間的橋梁蓋板有兩塊掉至橋下，經(jīng)丈量發(fā)現(xiàn)此處梁間距大于其他處梁間距，后經(jīng)對 36號墩進(jìn)行系統(tǒng)測量，36號上行墩向線路外側(cè)偏移累計達(dá)147mm，且在繼續(xù)緩慢偏移，所以對36號上行墩進(jìn)行加固勢在必行。為弄清該墩傾斜的根本原因，設(shè)計院對 36號上行墩基底進(jìn)行了鉆探取樣，結(jié)果表明其基礎(chǔ)僅有東北角基底為基巖，其他三個角的基底下均有 50 cm～60 cm礫石層，很明顯，礫石層承載力低造成基底軟硬不均，引起不均勻沉降是造成傾斜的主要原因，36號上行墩也正是向西南方向傾斜。關(guān)于該墩基底三個外角出現(xiàn)礫石夾層的原因，據(jù)施工日志記載，當(dāng)時挖基是在水面下7.5m進(jìn)行，基坑中有50 cm礫石層均為強(qiáng)滲水;澆筑基礎(chǔ)時使用 20臺抽水機(jī)進(jìn)行強(qiáng)抽水，抽水量為 200m3/h，在這種情況下澆筑混凝土?xí)r有可能水泥漿被滲水稀釋抽走、混凝土骨料中不再有水泥漿，以致出現(xiàn)砂礫碎石松散夾層的情況。因此，建設(shè)單位在主持制定橋墩整治方案原則時提出要吸取原橋墩基礎(chǔ)施工的教訓(xùn)，整治方案要充分考慮基礎(chǔ)的封水及降水，防止基底的砂礫石繼續(xù)流失。根據(jù)此原因，設(shè)計院制定的樁基承臺托換方案中，增加了在該墩四周鉆孔壓漿形成帷幕墻的措施設(shè)計。帷幕墻分四層，最外兩層為水泥—水玻璃雙液注漿，主要起隔離河水、封閉橋墩基礎(chǔ)四周、阻止基底礫石層中松散石屑及砂繼續(xù)向外流失的作用，考慮經(jīng)濟(jì)等因素內(nèi)側(cè)兩層設(shè)計為水泥漿單液注漿。為了保證注漿質(zhì)量，我們先分別在橋墩的東南角及西南角各做兩排五個雙液注漿孔進(jìn)行試驗(yàn)，完成了對施工中各項(xiàng)工藝指標(biāo)的確定，經(jīng)鉆探取芯確認(rèn)了注漿效果，為正式防水帷幕施工取得了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

1 鉆機(jī)的選擇

靜壓注漿中，常用的地質(zhì)鉆機(jī)、工程鉆機(jī)或其他類型的鉆機(jī)均適用于其鉆孔的施工，只要鉆機(jī)能牢固地固定在地面上，鉆孔過程中不會出現(xiàn)偏移而影響精度。本工程中由于上部地基均為回填有砂、礫、卵石土，而底部為斜長片麻巖，根據(jù)地層情況及進(jìn)度需要，在卵石層深度內(nèi)采用主動沖擊式 SH-30型工程鉆機(jī)成孔，對于片麻巖層則采用JU-1000型巖芯鉆機(jī)鉆進(jìn)，切實(shí)加快了施工進(jìn)度。

2 注漿泵的使用

注漿泵是注漿施工中最重要的設(shè)備之一，注漿泵應(yīng)有足夠的排漿量，泵壓應(yīng)大于最大注漿壓力的 1/5倍～1/4倍，以保證注漿工作的順利進(jìn)行。就靜壓注漿而言，由于漿液對地層裂隙或孔隙的充塞作用，裂隙或孔隙逐漸變小，吸漿量也逐漸變低，相應(yīng)的注漿壓力呈遞增趨勢。尤其是在不同的注漿深度、不同的巖層條件下，要求采用不同的注漿流量和壓力。特別是雙液注漿施工中，為了能準(zhǔn)確控制漿液的凝膠時間，兩液的吸漿量應(yīng)滿足一定的比例關(guān)系，要求注漿泵均勻穩(wěn)定，以滿足注漿工藝和保證注漿質(zhì)量的要求，目前國內(nèi)專用注漿泵有 YSB-250/120型液力調(diào)速注漿泵、ZMJ-3/40型隔膜計量泵等，另外還有各種型號的泥漿泵、小型手壓泵、動力泵等，以及石油化工用的計量泵等。本工程因?yàn)樗囝惲顫{液，故采用吉林Ⅰ型泥漿泵進(jìn)行，最高注入壓力2.6MPa。

3 漿液的配制

衡量一種漿液的指標(biāo)很多，如密度、粘度、pH值、凝膠時間、結(jié)石率、抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度、滲透性、粘結(jié)強(qiáng)度等。根據(jù)注漿工程的需要及水泥—水玻璃漿液的特點(diǎn)，一般注重漿液的凝膠時間和抗壓強(qiáng)度這兩種性能，本工程由于雙液注漿起充塞隔水的作用，因而以漿液的凝膠時間作為主要指標(biāo)來進(jìn)行配制。凝膠時間是指水泥漿與水玻璃相混合時起至漿液不能流動為止的這段時間，其影響因素有水泥品種、水泥漿濃度、水玻璃濃度、水泥漿與水玻璃體積及漿液溫度等，但其范圍一般只能為0min～5m in，由于造價原因，本工程設(shè)計提出0.85m的擴(kuò)散半徑，為贏得充分的擴(kuò)散時間，我們在漿液中摻入磷酸氫二鈉作為緩凝劑，使?jié){液的凝膠時間延長至14m in左右，基本滿足了注漿要求。

在配制水泥—水玻璃漿液時，應(yīng)分別進(jìn)行水泥漿的配制和水玻璃的稀釋。配制水泥漿時，力求加料準(zhǔn)確，一定要在加完水及緩凝劑溶解后在攪拌的情況下方能加入水泥，以免攪拌機(jī)卡住;攪拌時間應(yīng)不少于5min，放置時間不宜超過3min。攪拌時間及放置時間對緩凝效果的影響見表 1，表 2。

表1 放置時間對緩凝效果的影響

表2 攪拌時間對緩凝效果的影響

關(guān)于攪拌機(jī)的使用，自制了鋼筒攪拌池、電動葉輪攪拌的簡易裝置，由人工拆裝、上灰，滿足了漿液的迅速拌合及不間斷供應(yīng)。

4 注漿方法

我們在灤河特大橋 36號墩地基封水時采用的是鉆桿注漿法，此種方法施工費(fèi)用低且較易操作，在鉆孔鉆到所規(guī)定的深度，洗孔后，再將鉆桿送至注漿位置，用兩臺泥漿泵分別將事先配制好的水泥漿和水玻璃通過各自的管路輸送至孔口后再令其混合，然后通過鉆桿內(nèi)管將它們送入地層中。注入后，隨著化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，粘度逐漸升高，并在地基中凝膠(見圖1)。

注漿時應(yīng)按跳孔間隔注漿方式，以防止串漿;同時遵循先外圍后內(nèi)層的注漿順序，以節(jié)約漿量，提高注漿質(zhì)量。

5 質(zhì)量檢驗(yàn)

為了證實(shí)漿液在設(shè)計半徑內(nèi)對地層的充填效果，我們在相鄰孔的結(jié)合處鉆孔取芯觀察，均有漿液膠體充填，且卵石層含量大，而上部砂層含量小，這也是正常的，因?yàn)樯皩拥目紫堵室嚷咽瘜有〉枚?。由于多種原因，在防水帷幕竣工 9個多月后，新橋墩的基坑開始開挖，由于已超過了水泥與水玻璃膠結(jié)的有效期(約半年)，而可能降低了帷幕的防水效果，但這次基坑開挖的涌水量大約只有 30m3/h，也在一定程度上證明了雙液注漿的固結(jié)封水效果。

6 施工體會

1)靜壓注漿的主要對象是砂及砂礫石、軟粘土和濕陷性黃土，實(shí)踐證明，它確實(shí)是一門重要且頗有發(fā)展?jié)摿Φ牡鼗幚砑夹g(shù)。

2)施工中由于我們對封孔及漿液的混合等技術(shù)處理不夠，在一定程度上影響了本次施工的效果，這也是以后施工中應(yīng)總結(jié)提高的地方。

3)不同目的注漿孔布置及半徑等參數(shù)，應(yīng)盡可能依據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)的效果來確定，有利于提高注漿質(zhì)量，降低工程造價。

4)在保證漿液擴(kuò)散半徑和可泵性的情況下，如能進(jìn)一步提高CS漿液的凝膠體強(qiáng)度，將大大拓寬其適用性。

[1] 彭振斌.注漿工程設(shè)計計算與施工[M].北京:中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1998.

[2] 孫 偉，王維國，高 國.丙乳砂漿修補(bǔ)氯鹽環(huán)境橋梁劣化混凝土的應(yīng)用[J].山西建筑，2009，35(25):309-310.