夏 冉

江蘇現(xiàn)代路橋有限責(zé)任公司 江蘇 南京 210000

1 背景

1.1 問題的提出

橋臺后路堤土體在荷載作用下除了彈性變形外，還伴有殘留壓縮變形，即使壓實度達到95%以上，在季節(jié)性水位變化及多雨季節(jié)地表水入滲情況下，也會直接導(dǎo)致錐坡或背墻后土體的強度軟化。臺后填料也會在自重和車輪荷載的作用下，產(chǎn)生壓縮沉降，出現(xiàn)局部弱支撐、裂縫，致使橋頭搭板支承面下局部脫空，重車通過時，搭板由均勻支承變?yōu)椴痪鶆蛑С?，并在脫空區(qū)最大沉降值處的板下位置產(chǎn)生應(yīng)力集中，逐漸產(chǎn)生的裂隙進一步使后部應(yīng)力增大，當(dāng)應(yīng)力超過極限彎拉強度，脫空的搭板就開始斷裂。由此導(dǎo)致的危害主要有：對行車來說，降低行車速度，影響行車安全，給車內(nèi)司乘人員造成不適，嚴重的可導(dǎo)致交通事故；對路橋而言，可能導(dǎo)致錐坡坍塌，橋臺基礎(chǔ)下沉，甚至橋梁垮塌等病害。

1.2 常規(guī)處治方案

（1）搭板脫空沉降段直接加鋪瀝青混凝土

對于搭板沉降段，若不對脫空區(qū)域進行處治，采用表層挖填處理方案，加鋪瀝青混凝土。短期內(nèi)能達到處治效果，中后期沉降現(xiàn)象仍然存在。

（2）脫空區(qū)域搭板注漿后再進行路面處治

橋頭搭板注漿工藝：是指針對高填方路基舊路橋臺搭板尾端出現(xiàn)的不均勻沉陷問題，采用注漿加固措施處理，即利用液壓、氣壓將水泥漿注入路基，使?jié){液沿路基裂隙流入土體，在土體內(nèi)形成膠狀水泥結(jié)石（亦稱復(fù)合型巖土），是防止或減弱路基再下沉的一種處理方式。

目前省內(nèi)高速公路橋梁搭板脫空注漿一般采用水泥漿液、水泥+粉煤灰漿液兩大類，主要添加劑有鋁粉、水玻璃、早強劑、減水劑等，按此配比能夠達到填充搭板脫空區(qū)域的目的。

注漿材料基本要求：速凝早強，適于快速修補；流動可灌，施工和易性好；操作簡便，普適經(jīng)濟，便于推廣。早強發(fā)泡水泥漿可滿足上述要求。

采用不中斷交通施工，一般是封閉半幅車道，當(dāng)天完成半幅車道施工，通常下午5點前需開放交通。開放交通時，水泥漿雖然終凝，但呈現(xiàn)海綿狀，強度達不到路基強度。除此之外，成型后的水泥漿密度大于二灰土密度，可能產(chǎn)生工后沉降，對于高填土路基可能產(chǎn)生二次沉降病害，需要謹慎對待。

2 技術(shù)方案及試驗

2.1 設(shè)計目標(biāo)

保證在不中斷交通的前提下，密度低，早強效果好（4h內(nèi)開放交通），方便施工操作，性價比較高。

2.2 初步方案

從水泥原材料、添加劑方面考慮，提出配合比設(shè)計，然后進行試驗驗證并進一步優(yōu)化。

主要材料選擇如下：

（1）水泥選用三種型號：425#普通硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥和電化訊派水泥（俗稱“日本水泥”），按照不同配合比進行試驗；

（2）發(fā)泡劑：高分子復(fù)合型發(fā)泡劑；

（3）添加劑：早強減水劑JM-1，鋁粉；

（4）水：自來水。

2.3 配合比設(shè)計及試驗——確定最佳方案

（1）設(shè)計要求

混合料配合比需滿足下列要求：4h抗壓強度（開放交通強度）＞2MPa（大于二灰土強度），流動度在20-30s之間，泥漿比重≯1.5g/cm3（密度盡量小及兼顧最終強度），混合料初凝時間控制＞30min，干縮率為微膨脹5%以內(nèi)，同時兼顧經(jīng)濟性和施工方便。

（2）試驗路徑

試驗分為兩步：第一步，在試驗室進行配比試驗，以以往的施工配比為基礎(chǔ)，主要就水泥漿的收縮率、添加劑對凝結(jié)時間及強度的影響、新型早強水泥的試用、水灰比對流動度的影響以及發(fā)泡劑添加量對水泥漿強度、密度等影響開展試驗研究；第二步，對試驗室配合比進行現(xiàn)場驗證，尤其是溫度對施工的影響，得出最終的施工配合比。

（3）試驗室配比

通過對水泥漿干縮率、流動度水灰比、發(fā)泡劑添加量、早強強度等指標(biāo)進行試驗，依據(jù)本次試驗結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場實際施工，得出結(jié)論如下：

①水泥：采用普通425#水泥與硫鋁酸鹽水泥，比例為3：1；

②早強劑添加量：為水泥重量的1%；

③膨脹劑添加量：采用鋁粉作膨脹劑，為水泥重量的1‰；

④發(fā)泡劑添加量：為水泥重量的3.5%；

⑤配合比：

P.O 42.5普通硅酸鹽水泥：硫鋁酸鹽水泥：發(fā)泡劑：JM-1：鋁粉：水= 0.75：0.25：0.035：0.01：0.001：0.42。

⑥相關(guān)參數(shù)：4h強度2.5MPa，24h強度4.0MPa，密度1.33g/cm3，流動度26s，水灰比0.42，收縮率1.41%（微膨脹，成型后體積增大1.41%）。

3 現(xiàn)場驗證及工程應(yīng)用

3.1 現(xiàn)場驗證

選擇廣靖高速公路界河中橋搭板進行配合比驗證及首例工程施工，主要為檢測現(xiàn)場施工溫度和攪拌機械對水泥漿混合料初凝時間和早期強度的影響。在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)原3：1配比時初凝時間過短（20min），無法滿足正常施工需要。在前期試驗中也發(fā)現(xiàn)水泥漿混合料初凝時間和早期強度主要與早強水泥（硫鋁酸鹽水泥）的摻加量有關(guān)，以此為思路，現(xiàn)場對配比進行了調(diào)整試驗：硫鋁酸鹽水泥摻加量分別為1/7（硫鋁酸鹽水泥：P.O42.5普通硅酸鹽水泥）、1/15和1/9（如圖1所示）。

圖1 現(xiàn)場驗證

通過對比試驗發(fā)現(xiàn)，1/15摻加量的試塊在4h時無法拆模，即強度未達到設(shè)計要求。

1/7和1/9摻加量的兩組樣品的4h抗壓強度分別為2.4MPa和1.7MPa。考慮到施工時路面表面溫度比搭板下面溫度要高，即搭板下的水泥漿強度上升應(yīng)比路面的慢，1/7摻加量配比時相關(guān)指標(biāo)為初凝時間（30min）、4h強度（2.4MPa）、24h強度（7.4MPa）、收縮率（1.41%微膨脹）、密度（1.36g/cm3）和流動度（24s）等指標(biāo)均滿足要求，且施工方便（每次攪拌時普通水泥3.5包，硫鋁酸鹽水泥0.5包，現(xiàn)場好計量，施工方便）。

故最終確定的現(xiàn)場施工配比為P.O42.5普通水泥：硫鋁酸鹽水泥：發(fā)泡劑：JM-1：鋁粉：水=0.875：0.125：0.035：0.01：0.001：0.42。

3.2 工程應(yīng)用

本次在2017年度廣靖錫澄高速公路部分橋梁搭板脫空病害處理中采用了上述方案。施工方式：兩個施工隊同步平行施工，半幅車道分兩次封閉施工，上午7點開始，下午5點前開放交通，夜間不占道。

4 效果檢查

4.1 取芯效果檢查

2017年10月22日，選擇廣靖高速公路廣陵北街小橋、靖公岱南小橋處理過的橋頭搭板進行取芯檢查，共抽檢8處，其中有6處漿體與搭板連成一體，另外2處水泥漿體也成功取出（初步判斷可能是取芯過程中鉆機高速旋轉(zhuǎn)過程中脫發(fā)生離），合格率100%，效果良好，如下圖所示。

4.2 4h強度檢測

注漿處理過程中現(xiàn)場制作了漿液試塊3組9個，同條件養(yǎng)護，并進行了強度試驗，得到漿液試塊的4h抗壓強度為2.5MPa，24h抗壓強度為7.3MPa，滿足設(shè)計要求。

5 結(jié)論

橋頭跳車是路基與橋梁過渡段常見的病害，也是養(yǎng)護中的一個難點問題。本文從工程實際需求出發(fā)，針對橋梁搭板養(yǎng)護過程中出現(xiàn)的問題，主要就注漿材料的選擇、主要材料性能指標(biāo)開展了有針對性的研究，并結(jié)合實際工程案例，對早強發(fā)泡水泥注漿在高填方路基橋頭沉降處治中的應(yīng)用作了分析介紹。結(jié)果表明，應(yīng)用本方案注漿施工，順利完成了維修加固任務(wù)，各項指標(biāo)經(jīng)檢測均達優(yōu)良，可供今后類似工程施工參考。