蔣洪松
(廣西路橋工程集團(tuán)有限公司道橋分公司,廣西 南寧 530011)
橋頭跳車(chē)問(wèn)題在廣西等南方地區(qū)的公路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)中都較為常見(jiàn),該問(wèn)題也是工程界歷來(lái)關(guān)注的技術(shù)難題之一,對(duì)公路使用性能、行車(chē)安全以及后期養(yǎng)護(hù)都有嚴(yán)重不良影響。造成橋頭跳車(chē)的原因主要是橋頭臺(tái)背回填處出現(xiàn)不均勻沉降所致,從以往實(shí)踐看,采用注漿加固法能比較經(jīng)濟(jì)、有效地緩解該問(wèn)題。武平高速(S52)為廣西“十一五”規(guī)劃的重點(diǎn)項(xiàng)目,2012年8月開(kāi)工建設(shè),2015-12-29正式通車(chē),主線(xiàn)共長(zhǎng)197 km,連線(xiàn)長(zhǎng)63.348 km,路面路寬26 m。2017年9月,發(fā)現(xiàn)馬平段243 km+700 m小橋涵橋臺(tái)臺(tái)背填筑砂礫結(jié)構(gòu)被嚴(yán)重?fù)p壞,橋頭跳車(chē)問(wèn)題嚴(yán)重。該標(biāo)段范圍內(nèi)臺(tái)背填筑材料為砂礫石,壓實(shí)度要求≥96%,通過(guò)不同深度處鉆探取樣,發(fā)現(xiàn)路基施工壓實(shí)度不足是導(dǎo)致橋頭跳車(chē)問(wèn)題的基本原因,為提高路基密實(shí)度,分析論證后擬用注漿加固法對(duì)臺(tái)背回填進(jìn)行處理,以最大限度緩解跳車(chē)問(wèn)題,本文具體就該注漿加固處治措施進(jìn)行粗淺探討。
注漿加固的機(jī)理是漿液在一定壓力作用下,利用其流淌性擴(kuò)散、滲入到松散的橋背回填料中,就地固結(jié)后在回填體里形成新的、強(qiáng)度更大的、化學(xué)穩(wěn)定性更好的復(fù)合地基結(jié)構(gòu)體,進(jìn)而提升橋背回填體的密實(shí)度、強(qiáng)度和承載力,達(dá)到治理橋頭跳車(chē)的目的。因此,對(duì)注漿加固工程而言,注漿材料的選擇是關(guān)鍵而基礎(chǔ)的一環(huán)。在實(shí)踐中,應(yīng)結(jié)合填料性狀合理選擇注漿材料。本標(biāo)段范圍內(nèi)橋梁臺(tái)背填筑材料為砂礫石,因此注漿材料選用水泥漿液,水泥為32.5R普通硅酸鹽,注漿用水為自來(lái)水,Ⅱ級(jí)粉煤灰,為提高漿液早期強(qiáng)度,擬參配減水劑及速凝劑作為外加劑。經(jīng)試驗(yàn)表明,當(dāng)水∶水泥∶粉煤灰=1.2∶1∶0.5時(shí),按水泥用量添加1.5%減水劑+4%速凝劑,水泥漿初凝、終凝時(shí)間分別可達(dá)到20 min、180 min,灌漿體0.5 d、7 d養(yǎng)生期的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度可達(dá)到1.4 MPa、4.5 MPa(曲線(xiàn)圖詳見(jiàn)圖1~3),從而可以很好地滿(mǎn)足快速施工的要求,故本次注漿加固處理采用如上配合比作為施工參考。
圖1 速凝劑摻量與凝結(jié)時(shí)間關(guān)系曲線(xiàn)圖
圖2 水泥立方體抗壓強(qiáng)度隨齡期變化曲線(xiàn)圖
圖3 水泥穩(wěn)定砂礫的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度與速凝劑摻量關(guān)系曲線(xiàn)圖
在實(shí)際施工中,注漿加固基本工藝流程如下圖4所示,三通一平和定位放樣等常識(shí)性工作不再贅述,其中一些主要工序注意要點(diǎn)如下:
圖4 注漿施工工藝流程圖
鉆進(jìn)成孔作業(yè)是注漿加固的基礎(chǔ)工作,其質(zhì)量好壞直接影響到注漿作業(yè)能否順利完成。本程路段采用XY-1型油壓鉆機(jī)無(wú)水干鉆成孔,鉆進(jìn)順序先邊后中,鉆進(jìn)速度采取“輕壓、中速、短回次”的方法,始入土?xí)r速度先慢后快,入土深度≥0.5 m后常速鉆進(jìn),每孔孔徑≥75 mm。此外,鉆進(jìn)施工中一旦孔位發(fā)生大偏差將直接影響到鉆孔質(zhì)量,因此須做好測(cè)量復(fù)查工作以確保偏差在規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)以?xún)?nèi)。鉆孔完成后,嚴(yán)格按規(guī)范要求以設(shè)計(jì)值為參照對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè),確??讖?、孔深、孔型、成孔傾斜度等均合格達(dá)標(biāo),如:孔位偏差≤10 cm,成孔傾斜度不大于孔深的1%,否則需返工修復(fù)。
成孔后按照順時(shí)針?lè)较蜉p緩插入鋼花管,一次性放置到設(shè)計(jì)深度,注漿管路面外露≥20 cm以便連接橡膠管。在注漿管孔口以下50 cm處以塑料袋做10 cm封圈,從孔頂注入水泥砂漿將注漿管與孔壁處空隙進(jìn)行密封并插搗密實(shí),以達(dá)到快速封孔的效果。封孔養(yǎng)護(hù)時(shí)間以48 h為宜,若時(shí)間太長(zhǎng)水泥砂漿凝固收縮后會(huì)與孔壁之間形成裂痕,進(jìn)而在注漿作業(yè)時(shí)在裂縫影響下發(fā)生冒漿問(wèn)題。
注漿作業(yè)是最關(guān)鍵、重要的工序,必須嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。注漿時(shí)先進(jìn)行邊緣帷幕注漿再進(jìn)行臺(tái)背注漿,以便在臺(tái)背周邊形成一個(gè)止?jié){帷幕,從而有效避免漿液從周邊串流,邊緣帷幕注漿72 h后方可行臺(tái)背注漿。正式注漿前,先選擇兩個(gè)孔作為試驗(yàn)孔,為其他注漿孔的順利注漿提供參照。施工實(shí)踐中,橋頭過(guò)渡段臺(tái)背填料加固一般采用一次鉆孔注漿方式,以免因過(guò)大壓力造成臺(tái)背填土的裂縫病害,反而影響注漿效果。本工程原擬定采用一次鉆孔注漿方式,注漿壓力取0.1~0.5 MPa。但試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),在0.5 MPa注漿壓力下多部位(路面3 m范圍內(nèi)、臺(tái)前放坡、錐坡漿砌護(hù)面伸縮縫等)出現(xiàn)嚴(yán)重的竄冒漿問(wèn)題,嚴(yán)重影響注漿施工的順利進(jìn)行。對(duì)此,經(jīng)技術(shù)分析后決定將注漿工藝進(jìn)行調(diào)整,即先在原設(shè)計(jì)孔位2~3 m段以0.1~0.2 MPa低壓注漿充填上部孔隙,待漿液初凝達(dá)到一定的強(qiáng)度后再在原孔二次鉆孔至設(shè)計(jì)深度行二次注漿,如此通過(guò)分段注漿有效緩解了臨孔竄冒漿問(wèn)題。但此方式也出現(xiàn)了一個(gè)新問(wèn)題,注漿壓力達(dá)到0.5 MPa時(shí)搭板范圍內(nèi)依然狀態(tài)穩(wěn)定,但素混凝土墊層和水泥穩(wěn)定碎石層于0.2 MPa注漿壓力時(shí)就出現(xiàn)了抬動(dòng)變形問(wèn)題。鑒于此,決定對(duì)鋼筋混凝土搭板范圍內(nèi)采用一次鉆孔注漿,注漿壓力為0.1~0.2 MPa,搭板外采用二次注漿方式,填筑體上部2~3 m段注漿壓力為0.1~0.2 MPa,填筑體2~3 m以下段注漿壓力為 0.3~0.5 MPa,當(dāng)注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)要求或注漿壓力達(dá)到止?jié){標(biāo)準(zhǔn)時(shí)即可終止注漿,穩(wěn)壓時(shí)間≥3 min。此外,要保證注漿質(zhì)量,注漿過(guò)程中還要適時(shí)靈活地調(diào)整漿液配合比,本工程中實(shí)驗(yàn)室推薦配比
為水∶水泥∶粉煤灰=1.2∶1∶0.5,施工中在不同注漿壓力下對(duì)主灌配合比做了相應(yīng)調(diào)整,0.1~0.2 MPa注漿壓力(一次注漿)下仍按照實(shí)驗(yàn)室推薦配比,而0.3~0.5 MPa注漿壓力(二次注漿)下配合比調(diào)整為水:水泥:粉煤灰=1.5∶1∶1.5。此外,為預(yù)防注漿施工中出現(xiàn)冒漿、串漿、吸漿量特大等質(zhì)量通病,可采取調(diào)整注漿壓力、限量、間歇注漿、地面封堵以及變級(jí)輪灌等方法進(jìn)行質(zhì)量預(yù)控。
橋頭跳車(chē)問(wèn)題長(zhǎng)期以來(lái)都是工程界的技術(shù)頑疾,本次對(duì)馬平段243 km+700 m小橋涵臺(tái)背進(jìn)行注漿加固后,鉆探取芯結(jié)果表明,水泥漿在所有進(jìn)行注漿加固處理的臺(tái)背填土中滲透情況良好,再次通車(chē)后橋頭段行車(chē)順暢,跳車(chē)沉降問(wèn)題得到明顯改善,表明臺(tái)背注漿加固技術(shù)對(duì)緩解橋頭跳車(chē)現(xiàn)象經(jīng)濟(jì)、有效,值得推廣。另一方面也要認(rèn)識(shí)到,當(dāng)前從根本上解決跳車(chē)問(wèn)題仍比較困難,而國(guó)內(nèi)外的相關(guān)調(diào)查表明,各國(guó)每年為處理橋頭跳車(chē)而產(chǎn)生的維修費(fèi)用巨大,有數(shù)據(jù)顯示我國(guó)每年在這方面所花費(fèi)用達(dá)1億元以上,因此要加強(qiáng)施工中的預(yù)防治理,以促進(jìn)路橋建設(shè)事業(yè)登上新臺(tái)階。