劉 帥，張文浩，肖 凱，朱靜偉

(1.山東省交通科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250002;2.山東高速建設(shè)管理集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250002;3.山東省路橋集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250002)

1 引 言

在高速公路運(yùn)營過程中如果發(fā)生橋頭搭板沉降，應(yīng)首先確定沉降病害的嚴(yán)重程度，通過地質(zhì)雷達(dá)、開槽檢查等方式進(jìn)行判斷[1]。濰日高速公路濰坊連接線工程工期緊、施工任務(wù)重，臺(tái)背回填土不能通過較長(zhǎng)時(shí)間的自然沉降而可能會(huì)出現(xiàn)后期搭板脫空的問題。為有效解決在后期運(yùn)營過程中橋頭搭板可能存在的脫空、沉降等問題[2]，擬在本工程部分橋頭搭板施工中采用預(yù)埋注漿管的施工工藝。本工藝是在傳統(tǒng)垂直注漿技術(shù)的基礎(chǔ)上預(yù)先埋設(shè)注漿管，處理橋頭搭板工后沉降問題。該工藝不需要中斷交通、不破壞構(gòu)造物的現(xiàn)有狀態(tài)，而使橋頭搭板脫空、沉降等問題得到良好的解決[3]。

2 橋頭搭板沉降危害及原因分析

2.1 橋頭搭板沉降危害

(1)降低行車的速度。為了避免汽車剎車減速，車輛顛簸跳動(dòng)對(duì)行車的驅(qū)動(dòng)能力有一定的影響，從而降低汽車運(yùn)行速度，但是會(huì)導(dǎo)致道路功能降低，尤其是高速公路，突然減速不利于行車安全性。

(2)容易引起行車事故。汽車在橋頭搭板地區(qū)容易引起撞擊與顛簸，造成了駕乘人員嚴(yán)重不適，嚴(yán)重會(huì)影響到他們的正常操作，從而導(dǎo)致汽車失去控制，從而引發(fā)事故。

(3)影響橋梁的使用和車輛壽命。汽車運(yùn)行到橋頭搭板處會(huì)受到?jīng)_擊力作用，導(dǎo)致汽車的結(jié)構(gòu)部件使用性受影響，長(zhǎng)期處于沖擊荷載作用下，橋梁的各部分結(jié)構(gòu)也容易引起質(zhì)量事故，增加養(yǎng)護(hù)維修頻率，降低橋梁的使用壽命[4]。

圖1 橋頭搭板結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 橋頭搭板沉降原因

造成橋頭搭板下沉的原因有很多，其中橋頭左右兩側(cè)剛?cè)徇^渡變形不一致，橋頭左右兩側(cè)設(shè)計(jì)不合理，橋頭材料選擇不當(dāng)，橋頭基底處理不當(dāng)，橋頭作業(yè)面不足，是造成主要原因[5]。

橋頭搭板以及橋臺(tái)結(jié)構(gòu)，屬于剛性結(jié)構(gòu)，自身壓縮幾乎為零；右側(cè)為與橋梁相連的道路結(jié)構(gòu)體系，屬于柔性結(jié)構(gòu)，左右兩側(cè)在剛度上差異大，導(dǎo)致在汽車荷載作用下，右側(cè)路基的變形量大于左側(cè)橋梁臺(tái)身的下沉量，形成了橋頭臺(tái)階，汽車在該處振動(dòng)加劇，會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)被破壞[6]。

3 預(yù)埋注漿管施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 注漿管埋設(shè)施工工法特點(diǎn)

(1)預(yù)埋注漿管可選用鋼花管，鋼花管在使用前要經(jīng)過防腐處理后才能埋設(shè)，防止鋼花管銹蝕。

(2)預(yù)埋注漿管應(yīng)具備止回閥，可有效避免臺(tái)背填土進(jìn)入管內(nèi)，阻塞注漿管。

(3)使用鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔時(shí)嚴(yán)禁采用水鉆，鉆孔完畢后，校驗(yàn)孔位、孔深及垂直度等是否符合相關(guān)要求。

(4)每排豎管通過L型管串聯(lián)，在路基邊側(cè)預(yù)留注漿口，后期注漿不需要中斷交通，即可處理橋頭搭板脫空、沉降等問題。

(5)臺(tái)背填土完成后，鉆機(jī)鉆孔預(yù)埋注漿管，可有效避免后期使用過程中鉆機(jī)鉆孔破壞現(xiàn)有結(jié)構(gòu)物的完整性。

3.2 施工工藝流程

注漿管選取→選點(diǎn)布管→鉆孔→埋豎管→鋼花管頂面連接。

(1)注漿管選取

預(yù)埋注漿管宜選用鍍鋅鋼花管(也可采取其它防腐處理，防止鋼花管銹蝕)，優(yōu)先選用具有止回閥功能的注漿管，避免填土進(jìn)入造成阻塞(根據(jù)相關(guān)注漿經(jīng)驗(yàn)也可采用塑料膜纏繞的方式)。鋼花管直徑50 mm，管壁開孔直徑5 mm，每排4個(gè)孔、豎向間隔20 cm，長(zhǎng)度約3 m。

考慮到盲溝的存在，避免后期注漿時(shí)的影響，第一排注漿鋼花管進(jìn)行特殊開孔，其上半段1.8 m范圍不開孔，其余排注漿鋼花管采用常規(guī)開孔。

(2)選點(diǎn)布管

注漿管采用豎向埋置方案，埋置深度至少達(dá)到路床深度50%且不小于2 m；預(yù)埋管頂面設(shè)置在搭板混凝土墊層底面。

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)注漿管預(yù)埋地點(diǎn)選在橋臺(tái)附近，路基容易出現(xiàn)下沉或者脫空處。為了防止鉆機(jī)在鉆孔時(shí)，鉆機(jī)破壞橋臺(tái)內(nèi)部的鋼筋，第一處鉆孔位置與橋梁面板邊的距離要求大于50 cm。具體位置還要考慮實(shí)際注漿的面積、注漿的深度、橋梁搭板的尺寸、鉆孔的機(jī)具、操作人員的作業(yè)水平等現(xiàn)場(chǎng)確定。

預(yù)埋管按照 1.5 m×1.5 m 矩形網(wǎng)格布置，橫向第一排注漿管距離橋臺(tái)背墻0.5～1.0 m。考慮到本工程項(xiàng)目中背墻后方存在盲溝，將第一排注漿管定位與距離橋臺(tái)背墻0.8 m，縱向距離混凝土墊層兩側(cè)不小于0.5 m。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)研情況，盲溝位置與原設(shè)計(jì)相差較大，加之現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械作業(yè)的誤差，盲溝實(shí)際尺寸較大。

(3)鉆孔

臺(tái)背填土完成后，根據(jù)搭板位置測(cè)量、標(biāo)注相應(yīng)的預(yù)埋管點(diǎn)位。采用風(fēng)鉆鉆孔，鉆機(jī)安放到設(shè)計(jì)孔位上，鉆機(jī)就位后，進(jìn)行水平校正，使鉆桿軸線垂直對(duì)準(zhǔn)孔位，并固定好鉆機(jī)。

利用鉆頭在標(biāo)注的注漿孔位置鉆孔至設(shè)計(jì)深度。要求鉆孔垂直，孔位誤差不大于5 cm，鉆孔深度不小于設(shè)計(jì)深度。鉆孔完畢后，校驗(yàn)孔位、孔深及垂直度等是否符合相關(guān)要求，經(jīng)驗(yàn)收合格后方可移位進(jìn)行下一個(gè)孔的鉆進(jìn)。

(4)埋豎管

鉆孔檢驗(yàn)合格后，在孔內(nèi)放置鋼花管，插入透明膠條將鉆眼包裹，防止在沉管過程中堵塞，并用麻繩纏好鋼花管，以防漿液從孔壁處冒出來。由于鉆機(jī)提桿時(shí)，可能導(dǎo)致一部分土體流入孔中，導(dǎo)致插管困難，這時(shí)可在注漿管上安裝堵頭件，用重錘將鋼花管打到預(yù)定深度。

(5)鋼花管頂面連接

每一排豎向鋼花管頂部通過L型兩通管串聯(lián)在一根橫管上引出至路基邊坡側(cè)，并預(yù)留注漿口。同時(shí)考慮到耳墻、路肩寬度以及后期護(hù)欄安裝，為避免后期施工作業(yè)的影響，進(jìn)行如下布置。

使用鐵刷對(duì)預(yù)留注漿孔進(jìn)行處理，并用笤帚對(duì)施工作業(yè)區(qū)進(jìn)行清掃，再使用吹風(fēng)機(jī)進(jìn)行清理。

4 注 漿

4.1 注漿材料

(1)注漿液制備時(shí)，水泥采用等級(jí)為42.5級(jí)的普通硅酸鹽水泥，日期要在出廠后兩個(gè)月內(nèi)，水泥的各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)要在規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，采用質(zhì)量合格的水泥[7]。

(2)水泥漿的水灰比可采用0.5∶1。

(3)為了改善漿液性能，可在漿液拌制時(shí)加入如下外加劑(應(yīng)按設(shè)計(jì)要求添加)：加速漿體凝固的水玻璃(或氯化鈣)，其模數(shù)應(yīng)為3.0～3.3；水玻璃(或氯化鈣)摻量應(yīng)通過試驗(yàn)確定為2%；提高漿液擴(kuò)散能力和可塑性的表面活性劑(或減水劑)，一般摻量為水泥用量0.3%～0.5%；高性能混凝土膨脹劑，一般摻量為6%～8%，含堿量要求在0.3%～0.4%[8]。

注漿漿體采用水灰比為1∶1的純水泥漿液，要求注漿漿液的28 d強(qiáng)度≥1.5 MPa，結(jié)石率≥90%，凝膠時(shí)間為3 h，可注時(shí)間不超過 30 min，析水率小于5%。

4.2 注漿

注漿順序應(yīng)按照跳孔間隔注漿方式進(jìn)行，以防止串漿，注漿時(shí)應(yīng)采用先外圍，后內(nèi)部的注漿施工方式。

終灌要求采用雙控原則，以注漿量和終灌壓力為雙控指標(biāo)。當(dāng)注漿孔的水泥用量達(dá)到設(shè)計(jì)用量且循環(huán)次數(shù)不少于4次，同時(shí)終灌壓力達(dá)設(shè)計(jì)要求且持續(xù)時(shí)間達(dá)10 min時(shí)，即可終止灌注[9]。

注漿時(shí)要在相應(yīng)位置設(shè)置位移觀測(cè)樁，確保時(shí)時(shí)觀測(cè)橋臺(tái)結(jié)構(gòu)和路面結(jié)構(gòu)的位移情況。當(dāng)前者出現(xiàn)水平位移大于5 mm，后者出現(xiàn)位移大于10 mm，則迅速停止注漿。

5 施工注意事項(xiàng)

5.1 雨季施工注意事項(xiàng)

濰日高速公路濰坊連接線工程施工期間降雨較多，為了保證工程施工的質(zhì)量不受影響，雨期施工要提前做好準(zhǔn)備。隨時(shí)關(guān)注天氣變化情況，根據(jù)天氣變化情況制定合理的施工方案，根據(jù)天氣變化適當(dāng)調(diào)整工作計(jì)劃，主要準(zhǔn)備措施如下[10]。

(1)購買足夠的防雨排水器材，做到提前準(zhǔn)備，降雨來臨時(shí)降低對(duì)已施工完成的結(jié)構(gòu)物造成沖刷。

(2)制定防雨排水原則，在施工過程中設(shè)置適當(dāng)?shù)呐潘疁?、排水管，避免雨水聚集在結(jié)構(gòu)物內(nèi)部，避免雨水無法排出。

(3)施工過程要注意，注漿管的鉆孔要嚴(yán)格控制雨水進(jìn)入，含水量加大會(huì)影響孔的承載力，因此鉆孔完成要立即做好防水保護(hù)。防水的保護(hù)措施在降雨前完成。

5.2 安全文明施工注意事項(xiàng)

濰日高速公路濰坊連接線工程在施工過程中不忘加強(qiáng)文明施工的管理工作，建立以項(xiàng)目經(jīng)理為核心的文明施工領(lǐng)導(dǎo)小組，對(duì)施工、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行定期檢查，確保文明施工的貫徹落實(shí)。

(1)在濰日高速公路濰坊連接線施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置明顯的，并且符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求的安全警示標(biāo)志牌，標(biāo)志牌、錐形標(biāo)等安全設(shè)施按規(guī)定整齊擺放。

(2)在濰日高速公路濰坊連接線施工現(xiàn)場(chǎng)所有參與工程的工程管理人員，必須按照規(guī)章制度要求佩戴工作證，以方便明確各個(gè)工作人員的崗位職責(zé)[11]。

(3)濰日高速公路濰坊連接線項(xiàng)目部和施工中設(shè)置的臨時(shí)設(shè)施等占用的場(chǎng)地，要嚴(yán)格根據(jù)場(chǎng)地實(shí)際情況合理地進(jìn)行布置，盡量少占用耕地。

(4)在濰日高速公路濰坊連接線施工區(qū)內(nèi)應(yīng)該確保道路暢通，不能出現(xiàn)亂堆、亂放現(xiàn)象，做到合理規(guī)劃區(qū)域，保障場(chǎng)地干凈整潔，大型機(jī)械能順暢進(jìn)入施工場(chǎng)地。

(5)在濰日高速公路濰坊連接線的場(chǎng)地內(nèi)，保證場(chǎng)地內(nèi)的材料、成品、半成品和機(jī)具設(shè)備合理堆放，不得侵占場(chǎng)內(nèi)道路及安全防護(hù)等設(shè)施的區(qū)域。

(6)在濰日高速公路濰坊連接線的場(chǎng)地內(nèi)應(yīng)該保持場(chǎng)地平整，不能出現(xiàn)積水，不能出現(xiàn)散落的雜物及散物；另外場(chǎng)地內(nèi)應(yīng)具備完善的排水系統(tǒng)。

(7)班組必須作好操作后場(chǎng)地清理工作。在實(shí)際工程施工作業(yè)過程中，應(yīng)針對(duì)塵土飛揚(yáng)、車輛沾帶泥土等現(xiàn)象制定具體的預(yù)防措施。有考核制度，定期檢查評(píng)分考核[12]。

(8)在濰日高速公路濰坊連接線的場(chǎng)地砂石必須分類堆放成方，砌體料類必須成垛，堆放整齊。不同材料之間進(jìn)行隔離，以免混雜。

6 結(jié) 論

濰日高速公路濰坊連接線工程為緩解后期線路運(yùn)營后可能出現(xiàn)的橋頭搭板下沉、橋頭跳車等現(xiàn)象，在施工過程中采用一種新型的預(yù)埋注漿管的工法，即在傳統(tǒng)注漿施工的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，巧妙的避免了后期養(yǎng)護(hù)維修施工對(duì)線路交通的影響，為后期的養(yǎng)護(hù)維修打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

(1)在質(zhì)量方面，臺(tái)背填土完成后，按照設(shè)計(jì)要求布點(diǎn)鉆孔，即采用1.5 m×1.5 m矩形網(wǎng)格布置，橫向第一排注漿管距離橋臺(tái)背墻0.5～1.0 m。即使二次鉆孔也不會(huì)對(duì)臺(tái)背造成破壞，布孔位置的精度及準(zhǔn)確性高。

(2)在施工精度方面，鋼管每間隔150 cm設(shè)置一個(gè)定位環(huán)，根據(jù)搭板位置測(cè)量、標(biāo)注相應(yīng)的預(yù)埋管點(diǎn)位，保證鋼管放入孔內(nèi)處于鉆孔中心位置，提高施工精度。

(3)在細(xì)節(jié)處理方面，由于鋼花管上布滿直徑5 mm小孔，如果處理不當(dāng)，很容易造成小孔堵塞，濰日高速公路濰坊連接線工程，在處理時(shí)采用透明膠條把孔包裹，防止在沉管過程中堵孔。

(4)本工藝與傳統(tǒng)工藝相比，在施工過程預(yù)埋注漿管，避免后期鉆孔破壞原有結(jié)構(gòu)物，同時(shí)有效避免后期使用過程中因注漿中斷交通，節(jié)約后期養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用，產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。