（中鐵十六局集團(tuán)第四工程有限公司 北京懷柔 101400）

高速公路拱涵拱圈裂縫注漿處理技術(shù)

劉茂輝

（中鐵十六局集團(tuán)第四工程有限公司 北京懷柔 101400）

高速公路的建設(shè)對于國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展而言非常重要。高速公路的建成可以為各級別的客運(yùn)貨運(yùn)提供幫助，促進(jìn)地區(qū)的各類經(jīng)濟(jì)貿(mào)易往來，帶動物流產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展等。近年來，我國高速公路建設(shè)發(fā)展迅猛。據(jù)報(bào)道，截止到2016年底，全國高速通車總里程已達(dá)13萬公里，且國家在今后的幾年中還要加大對高速公路的投入。在取得進(jìn)展欣喜的同時(shí)，也要看到存在的問題。高速公路在施工過程中，混凝土拱涵作為一種常見的結(jié)構(gòu)物，施工中拱圈常會因各種原因出現(xiàn)裂縫，進(jìn)而對整體工程質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。本文試圖分析我國現(xiàn)階段高速公路建設(shè)拱涵拱圈出現(xiàn)裂縫的原因，并結(jié)合注漿技術(shù)給出解決方案，為我國高速公路的整體發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

高速公路；拱涵拱圈；注漿技術(shù)

1 引言

拱涵屬于涵洞中一種常見的結(jié)構(gòu)形式，主要用于人或者小型的機(jī)械以及車輛的通過，也可用于排水及滿足其它需求。由于其結(jié)構(gòu)具有較好的抗壓性，高速公路涵洞常采用拱涵形式。在我國現(xiàn)階段高速公路的建設(shè)過程中，拱涵可以分為石拱涵、鋼筋混凝土拱涵等，拱涵的主要組成部分包括涵身和洞口。拱圈是基于拱架結(jié)構(gòu)的、類似屋頂?shù)陌雸A形狀的結(jié)構(gòu)。在當(dāng)前階段，我國高速公路建設(shè)過程中，拱涵拱圈常常出現(xiàn)裂縫的狀況，嚴(yán)重影響建設(shè)工程的進(jìn)展，對整體工程質(zhì)量而言也是非常不利的。所以開展相關(guān)研究來處理該問題很有必要。

2 高速公路拱涵拱頂出現(xiàn)裂縫的原因

2.1實(shí)例現(xiàn)狀調(diào)查

筆者以我國交通部2016年對外公布的《高速公路發(fā)展報(bào)告》作為統(tǒng)計(jì)依據(jù)，整理發(fā)現(xiàn)我國高速公路拱涵拱圈在建設(shè)過程中出現(xiàn)裂縫的概率大致在75%左右，具體裂縫的寬度平均在4mm左右，最大實(shí)際測量的裂縫在10cm左右的；由于裂縫所產(chǎn)生的沉降位置移動平均在9mm左右。整體來看我國高速公路建設(shè)過程中拱涵拱圈出現(xiàn)裂縫的原因可以分為四類，即地基承載力不足、涵底基礎(chǔ)調(diào)節(jié)能力較差、設(shè)計(jì)承載力有問題、受力不均勻處于偏壓。

2.2具體原因分析

2.2.1 地基承載力不足

拱涵之所以會出現(xiàn)拱圈裂縫變形，其主要原因就是因?yàn)楣昂蟛糠纸⒃谲浲恋鼗?，而地基的承載力不能滿足設(shè)計(jì)承重的要求，從而導(dǎo)致地基承載力不足而出現(xiàn)裂縫，加之其基礎(chǔ)范圍內(nèi)承載力分布往往不均勻，其沉降量差異較大，就會導(dǎo)致不穩(wěn)定的移動情況出現(xiàn)，進(jìn)而造成拱涵拱圈裂縫變形。對于拱涵來說，地質(zhì)條件或地基處理結(jié)果好壞是裂縫開裂與否的關(guān)鍵。針對地基承載力不足，主要是采用換填處理解決。

2.2.2 涵底基礎(chǔ)調(diào)節(jié)能力較差

涵洞涵底基礎(chǔ)大部分都是分節(jié)式的結(jié)構(gòu)，每節(jié)受力不均勻或其承載力不同，基礎(chǔ)調(diào)節(jié)能力較較差，往往不能結(jié)合實(shí)際的地基情況進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，無法構(gòu)建起整體的受力土層，進(jìn)而產(chǎn)生不均勻沉降的情況，而造成裂縫的出現(xiàn)，進(jìn)而影響拱涵和拱圈的質(zhì)量。施工中應(yīng)盡量保證涵洞每節(jié)基礎(chǔ)處在大致相當(dāng)?shù)某休d力上面，確?；A(chǔ)是一個(gè)整體。

2.2.3 設(shè)計(jì)承載力有問題

在設(shè)計(jì)過程中，很多的設(shè)計(jì)者都會出現(xiàn)較多的設(shè)計(jì)問題。最常出現(xiàn)的有設(shè)計(jì)承載力偏小、基礎(chǔ)的尺寸過小、結(jié)構(gòu)形式不能滿足要求等。而實(shí)際使用中荷載較大，導(dǎo)致涵洞受力大于可以承受的范圍，持續(xù)的擠壓最終造成裂縫的出現(xiàn)。因此設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)全面了解地質(zhì)情況并結(jié)合荷載情況給予充分的考慮。

2.2.4 受力不均勻，處于偏壓狀態(tài)

由于涵洞兩側(cè)土壓力大小不一致，涵洞處于偏壓狀態(tài)，導(dǎo)致相對位移出現(xiàn)裂縫。實(shí)際施工中，由于各種情況的出現(xiàn)難以保證對稱均衡填土，導(dǎo)致兩側(cè)的壓實(shí)度不均。因此應(yīng)合理施工，確保對稱均衡填土，使涵洞處于正常受力狀態(tài)。

3 高速公路拱涵拱圈裂縫注漿處理技術(shù)

3.1注漿技術(shù)概述

所謂的注漿技術(shù)，指的是結(jié)合給壓設(shè)備采用適當(dāng)?shù)姆椒▽梢怨袒臐{液材料通過各類鉆孔注入到地層或混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫或孔隙中等，通過置換、充填、擠壓等方式以改善其物理力學(xué)性質(zhì)的方法，從而減小裂縫或孔隙滿足要求。注漿技術(shù)的使用，能夠使混凝土結(jié)構(gòu)物裂縫得到很好的改善，確保結(jié)構(gòu)物的使用性能。對于混凝土結(jié)構(gòu)裂縫小、開裂范圍有限且趨于穩(wěn)定的裂縫通?？梢圆捎米{技術(shù)處理。將注漿技術(shù)應(yīng)用到高速公路拱涵拱圈裂縫處理中，大大減少因拱涵拱圈開裂造成的不必要的返工處理，有利于提升拱涵的使用壽命，對拱圈裂縫問題是一種很好的補(bǔ)救措施，保證涵洞結(jié)構(gòu)物處于正常運(yùn)行，具有很好的使用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

高速公路實(shí)際建設(shè)過程中的注漿技術(shù)使用

3.2工程案例

筆者以山西某高速公路項(xiàng)目1-2.0×2.0m拱涵為例，該涵洞設(shè)計(jì)長度為50.9米，基礎(chǔ)、臺身為C25片石混凝土，拱圈采用C30素混凝土設(shè)計(jì)。拱頂距離路面約4米左右,地基設(shè)計(jì)承載力為400KPa，基礎(chǔ)開挖采用機(jī)械開挖人工找平。開挖后經(jīng)觸探試驗(yàn)地基承載力為550KPa，大于設(shè)計(jì)承載力滿足設(shè)計(jì)要求。涵洞上方填土完成后大約40天左右，拱腳向上1/3拱圈處出現(xiàn)約30m長的縱向裂縫，裂縫寬度1-2mm，臺身及基礎(chǔ)未發(fā)現(xiàn)有裂縫出現(xiàn)。經(jīng)初步分析該裂縫是由于施工時(shí)臺后一側(cè)空間較大，可以采用機(jī)械壓實(shí)，壓實(shí)效果較好；而另外一側(cè)作業(yè)空間較小，無法采用機(jī)械壓實(shí)，只能采用小型機(jī)具人工夯實(shí)，夯實(shí)效果不如機(jī)械壓實(shí)效果，造成臺后兩側(cè)土壓力大小不同，加上涵洞拱圈采用素混凝土而非鋼筋混凝土施工，結(jié)構(gòu)較脆，抗壓強(qiáng)度較差，從而導(dǎo)致涵洞相對位移出現(xiàn)裂縫。觀察一段時(shí)間后裂縫長度和寬度無明顯變化，確定裂縫已趨于穩(wěn)定，無繼續(xù)擴(kuò)張趨勢。由于地基承載力滿足要求，加上臺身及基礎(chǔ)未出現(xiàn)裂縫且裂縫已經(jīng)穩(wěn)定，經(jīng)多方案比選后采用對其拱圈注漿處理裂縫即可滿足其使用性能，相比其它方案節(jié)約人力和物力成本。其具體處理措施為：

首先將拱圈裂縫范圍內(nèi)的拱圈擦拭干凈，使拱圈裂縫明顯露出，并標(biāo)注出其長度和寬度。采用手持沖擊鉆每隔50cm鉆直徑為2cm、深度為40cm的注漿孔，注漿孔完成后采用高壓風(fēng)槍將里面的殘?jiān)謇砀蓛?；而后將裂縫鑿成V形槽，在槽面上涂一層1.5cm的環(huán)氧樹脂，再抹水泥砂漿封堵將裂縫暫時(shí)封閉；待砂漿強(qiáng)度滿足要求后，采用壓力為2.0MPa的壓漿泵將水灰比為0.27的壓漿劑從第一個(gè)孔開始注入。為增強(qiáng)注漿效果，選用的壓漿劑應(yīng)具有微膨脹、早強(qiáng)性、充盈度高。注漿管不宜太短，其長度應(yīng)貫穿整個(gè)構(gòu)造物，注漿時(shí)鄰孔為排氣孔，在排氣孔冒出同濃度漿液后即對壓漿孔和排氣孔進(jìn)行堵塞，壓漿時(shí)應(yīng)采用從同一個(gè)方向施工；注漿完成后，應(yīng)對注漿孔進(jìn)行封堵。首先清除注漿孔內(nèi)泥漿，使注漿孔內(nèi)干凈無浮灰，然后采用微膨脹水泥砂漿填充封堵，封堵應(yīng)密實(shí)，保證不脫落不收縮，最后進(jìn)行收面抹平采用覆蓋混凝土養(yǎng)護(hù)薄膜養(yǎng)護(hù)。

為確保涵洞注漿后的外觀效果，需對外觀進(jìn)行修飾。待注漿強(qiáng)度達(dá)到一定程度后，將拱圈范圍內(nèi)的水泥泥漿打磨干凈，然后涂裝混凝土顏色調(diào)和漆進(jìn)行表觀處理，處理后拱圈外觀顏色一致，無修復(fù)痕跡，收到良好的效果

3.2.1 注漿注意事項(xiàng)

在實(shí)際操作中，首先應(yīng)當(dāng)備好各類需要的工具，尤其是注漿嘴、注漿管和壓漿設(shè)備。其次注漿嘴應(yīng)埋設(shè)穩(wěn)固，底盤用丙酮擦洗干凈，將環(huán)氧膠泥均勻涂抹在底盤周圍，厚度1～2mm，端頭連接到乳膠管上，以備壓漿及封口用；再將壓漿閥門打開，使其中的空氣、水分、灰塵都被排出去，保證干凈的環(huán)境。壓漿必須按照一定順序進(jìn)行，應(yīng)先壓出水口一側(cè)上的孔，再壓其它孔，依次向前推移。壓漿時(shí)對每個(gè)孔位的壓力和時(shí)間應(yīng)嚴(yán)格把握，壓力達(dá)不到不行，達(dá)到了不穩(wěn)定也不行，穩(wěn)定時(shí)間對壓漿結(jié)果有很大影響。注漿時(shí)壓力必須均勻上升，嚴(yán)禁氣壓的急劇變化，人員必須戴防護(hù)眼鏡，防止?jié){液沖出傷人。施工人員嚴(yán)禁站在壓漿嘴正面施工。同一孔道壓漿應(yīng)一次完成，不得中途停壓，因故中途停壓不能連續(xù)一次壓滿時(shí)，應(yīng)立即用壓力水沖干凈，研究處理后在壓漿。

4 結(jié)語

拱涵拱圈裂縫問題的出現(xiàn)對于我國高速公路的建設(shè)而言是十分不利的，而注漿技術(shù)的應(yīng)用將會有助于解決這類的問題。我國相關(guān)的從業(yè)者應(yīng)當(dāng)加大研究力度，將兩者更好地融合，爭取早日解決該問題，提升整體的工程質(zhì)量。

[1]邱哲峰.湖南新溆高速公路K77+940處拱涵加固處理方案研究[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版),2016,(04)：18-19.

[2]郭仕萬，肖欣，趙和平.混凝土施工中的裂縫控制［M］. 北京： 中國農(nóng)業(yè)出版社，2000.11.

[3]萬墨林.韓繼續(xù)云.混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)[M].北京：中國建筑出版社，1995.

[4]鞠麗艷．混凝土裂縫抑制措施的研究進(jìn)展[J]．混凝土，2002．5．

[5]劉培文 周衛(wèi) 張君緯 馬杰. 公路小橋涵設(shè)計(jì)示例.北京：人民交通出版社出版，2004

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1007-6344（2017）04-0067-01

劉茂輝，1980年3月生，男，漢族，大學(xué)本科學(xué)歷，土木工程系橋梁專業(yè)，中鐵十六局集團(tuán)第四工程有限公司安順市關(guān)嶺縣關(guān)花大道項(xiàng)目部安全總監(jiān)，現(xiàn)任工程師。