摘 要:隨著我國城市軌道交通的快速發(fā)展,隧道作為重要的運輸設施,其安全性與穩(wěn)定性日益受到業(yè)界的重視。在隧道建設中,裂縫時有發(fā)生,對工程的質量與安全構成了極大的威脅。文章著重闡述了灌漿法在隧道施工中的具體應用,并對其理論依據(jù)、分類及具體的應用情況進行了較為詳細的論述,旨在提出一套高效、可靠的隧道加固方法,保證隧道的安全穩(wěn)定,提升整個隧道的施工質量。
關鍵詞:灌漿法加固技術 隧道工程 施工應用 裂縫修復
橋梁道路工程項目的某些路段必須采用隧道的形式來進行作業(yè),隧道施工非常必要,對施工質量有較高的要求。但是,在實際工程中,由于各種原因,如天氣狀況、施工不當?shù)龋紩е鹿こ藤|量出現(xiàn)不同程度的劣化。在公路、隧道的建設工程中,采用燃油補強技術,可以有效地緩解乃至解決路面開裂的問題。文章結合實際,對隧道施工中的實際應用進行了探討。
1 灌漿加固方法的內容、原理及其優(yōu)勢
1.1 灌漿加固方法的內容
采用水泥混凝土、粘土、石料、化學添加劑,砂等為主體建材,采用合適的配比,才能保證水泥泵的性能。然后,采取專門的施工工藝,在施工現(xiàn)場底部噴漿拌合混凝土,填補地基的裂縫,達到對地基進行加固的效果。采用泵送法對整個工程地基進行加固處理,可以有效地改善整個工程的地基,提升其承載力,并使工程的總體質量達到最優(yōu)。實際操作中,往往要根據(jù)現(xiàn)場情況及設計要求,選用高低壓混合氣。在泵送時,水泥混凝土的移動可以有效地填補地基上可能出現(xiàn)的裂紋,并使裂紋周圍產(chǎn)生大量的氣泡。在混凝土凝固后,其對地基的加固有很大的影響。
1.2 灌漿法的基本原理
在公路橋梁、隧道施工中,經(jīng)常會出現(xiàn)各類區(qū)域質量問題,其中最常見的就是橋面及橋面上出現(xiàn)大小不一、形狀不一的裂縫。其原因是施工工藝不當,破壞了混凝土的內部結構,降低了其穩(wěn)定性。當混凝土開裂時,將給橋梁和隧道的正常運營帶來很大的負面影響。所以,在工程實踐中,應采取科學、合理的措施對其進行處理。當前普遍采用的是灌漿方法。第一步是對房屋的外觀進行全面的檢測,如果發(fā)現(xiàn)有裂縫,就用噴射的方式向縫隙中噴射混凝土,直至全部填滿為止。在鉆削時,還需采用水壓、氣壓等工藝對其進行加壓,其中涉及較為復雜的化學反應。通過對混凝土進行壓制、加強,就能使橋梁結構起到增強作用。挖孔樁是一種常用的填筑法,它可以有效地抑制橋梁及橋梁的裂紋擴展,避免結構物的不均勻沉降,進而提升地基承載力。
1.3 灌漿加固方法的顯著優(yōu)勢
建筑行業(yè)所應用的灌漿加固技術,其核心目標是實現(xiàn)對建筑表面裂紋的精準填充,既能增強內部結構的穩(wěn)定,又能有效避免后續(xù)施工中出現(xiàn)的裂縫。在施工工藝中,必須對水泥板的水泥配比給予足夠的關注,只有對其進行嚴格的控制,才能使混凝土模板的裂縫得到有效的填充,從而提高結構的穩(wěn)定。在工程建設中,要加強對水電工程的管理,以防止?jié)B泥,改善工程質量。在工程實踐中,地表補強技術具有明顯的優(yōu)越性,既能保障工程進度,又能有效提升工程質量,保障工程按時完工并投入運營,保障居民出行安全。
2 灌漿法加固的常見技術及解析
隧道與地下工程的應用范圍很廣,用途也很廣。受壓加固技術可根據(jù)工程需求及地質特征,分為三類:充填壓縮法、壓縮法和滲透壓縮法。
2.1 填充灌漿加固技術
填充灌漿加固技術是隧洞施工與養(yǎng)護的重要環(huán)節(jié)。在隧道施工中,由于地基不均勻性、施工條件的限制以及施工材料本身的缺陷,常會產(chǎn)生空洞和裂縫等缺陷。若處理不當,將會對隧洞的穩(wěn)定與安全構成極大的威脅,甚至會影響到隧洞的正常使用。填補技術就是針對上述問題而發(fā)展起來的。利用專用灌裝設備,將具有特定特性的漿液精準地注入層間間隙及裂隙中,使熔體凝固并生成強韌的填充劑,以達到修復層整體穩(wěn)定的目的。它不但可以應用于隧道建設,還可以用于以后的維修。
2.2 壓密灌漿加固技術
壓密灌漿加固技術是指通過增加土體的密實度,增強土體的承載能力和穩(wěn)定性。這種方法是利用專用的鉆孔機,在被加固的部位打出合適的深度,再用一臺壓力裝置把成品注射進這些孔內。當水滲入土體時,土體中的孔隙被填滿,土體的結構也隨之更為緊密,因此土體的總體密實度和承載力也隨之增加。該技術的關鍵是涂層的配制和注塑壓力的控制。為了充分滲入土體內部的負壓,并在固化后構成支持結構,液體必須具備很好的流動性和固位性。為了使鉆井液均勻分布,實現(xiàn)理想的增強效應,需要對灌漿壓力進行嚴格控制。
2.3 滲透灌漿加固技術
灌漿法是一種針對工程實際情況、施工環(huán)境較差的加固方法。在實際施工過程中,經(jīng)常會碰到嚴重的巖質邊坡、邊坡等難題,采用透水加固是一種行之有效的方法。這項技術的關鍵在于,它具有良好的滲透性,使得它可以滲透到坑道的裂隙和巖層中。當泥漿與圍巖逐步接觸時,裂隙將得到有效的充填與封閉,進而增強了圍巖的整體性與穩(wěn)定性。在運營期的滲漏治理及結構維修等方面得到了廣泛的應用。
3 公路橋梁與隧道施工中灌漿法加固技術的具體應用
山西省太原市某公路橋梁隧道總長度為1.35km,為單洞雙向兩車道設計。經(jīng)地質勘測專家組考察,發(fā)現(xiàn)穿越隧洞的地層強度很低,以透水性石灰石及花崗巖為主,地下水以裂隙水為主。本工程為一種單向布置的隧道,一般坡度為-2.5%。針對隧道周邊巖體結構易受破壞,且周邊巖體穩(wěn)定性不佳,存在一系列施工安全隱患的情況。下面介紹了橋梁、隧道施工中應注意的幾個問題。
3.1 施工準備階段
灌漿法的優(yōu)點很明顯,但是它的有效執(zhí)行還需要在工程的每一個階段。在建造前,首先要做的就是建立一套完善的熔接工藝。本方案既包括環(huán)境繪圖與計算,又涉及物料配比、烘干方式及比對要求。同時,為了對工程場地的地質、地貌、生態(tài)、區(qū)位等方面有一個較為完整的認識,并進行相應的資料的搜集與保存,為后續(xù)的工程建設打下良好的基礎。在設計注射成型方案時,要根據(jù)施工環(huán)境、地形等特征,有針對性地進行注射成型。比如,在堅硬的土壤上,最好將裂縫清除掉;而對砂層,則以破除滲透定律為宜。按照規(guī)劃,也要做一些前期的工作,比如設備的制備、品質的篩選。在施工時,應根據(jù)實際情況,合理確定漿料及機具,才能保證施工的順利進行。物料的工藝參數(shù)要嚴格控制,不能采用高質量的原材料,詳見表1。另外,由于無科學依據(jù)的灌漿加固技術,也存在著直接引進有害物質,很難達到增強效果的危險。所以,在工程實施之前,可以對該工藝進行可行性評價。
3.2 施工設計階段
由于不合理的設計方案,不僅會造成工程造價的增加,而且還會造成后期的設計變更,造成工期的延誤。針對這一問題,在建筑結構設計階段進行結構優(yōu)化顯得尤為重要。在應用水泵補強工藝時,應注意漿材配比、施工標準、灌漿量、灌漿壓力、孔深、孔半徑等重要參數(shù),使其滿足設計要求。具體實施策略如下。①制訂施工規(guī)范,采用泵補強技術需有清晰的施工規(guī)范,各操作人員均應根據(jù)相應的規(guī)范及規(guī)范進行建設預審批,以保證工程順利開展。②漿材配比:在建筑工程建設過程中,采用的是紙漿、煤粉和水泥等多種不同的材料。在設計時,要根據(jù)煤、水泥的特性,根據(jù)具體的地域條件,選擇合適的選材,以改善產(chǎn)品的品質。漫射射線控制、擴散強化等技術在實際工程中的作用十分重要,需綜合考慮擴散壓強、裂隙寬度、裂隙深度等參數(shù),才能保證設計的科學性。在設計中,要根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境、工藝特點及地形地貌等因素,合理選擇孔深。此外,還應考慮設定灌漿量及灌漿壓力,通常以0.3~0.45 MPa為宜,但具體操作時應視具體情況而定。在施工過程中,對施工過程中的各項參數(shù)進行了詳細的控制。
3.3 施工具體操作
3.3.1 選擇灌漿方法
為保證工程的質量,工程采取了多種應對措施。在沒有裂紋或滲透性很小的孔隙中,我們使用了加壓技術,以保證在將水注入巖石或泥土中時,不會看到灰白色。在難以鉆進的情況下,常發(fā)生孔壁開裂,并伴有松動,應采取循環(huán)灌漿,使孔口距孔50cm以上。當負荷超出了石料的承受范圍時,一部分負荷就會流到洞外。
3.3.2 選擇灌聚網(wǎng)序
在對灌漿的排序中,建筑物的環(huán)境、地理條件以及灌漿的靶區(qū)都要加以考慮。為規(guī)避負荷效應,本文提出一種跳孔間隔灌漿的方案。然而,如果有地下水,土壤會因為運動而運動,那么就需要從較高的地方開始分解。在表層加固和灌漿時,采取“先外后內”的順序灌漿,使得灌漿材料在整體上具有較高的強度與穩(wěn)定性。具體的建設方案見圖2。
3.3.3 確定注黎段長度
本工程中,灌漿段的長度為5~6m,具體位置可做微調,但不得超出10m。若斷層底長達10m以上,則需進行補救。對于由上至下分段灌漿,可適當?shù)卦黾幼鳂I(yè)時間。
3.3.4 調整灌漿壓力
隧道灌漿壓力是灌漿法施工的重要指標參數(shù),為了確保灌區(qū)建設的順利進行,項目擬將灌水壓力設置在0.3-0.5 MPa范圍內,并可根據(jù)如下原理進行調節(jié)。在負荷大的情況下,采用低壓或不加壓負荷,可有效調整負荷過程中的水灰比,避免物料過多而影響負荷品質。對于面積較大、容易上提的部位,應逐步加大氣壓,以防止樓層間的相互干涉及向層間過渡,并對升壓速率進行合理控制,以保證灌漿過程的穩(wěn)定與安全。具體調整方案如下表3所示。
3.3.5 調整灌漿液配合比
在建筑施工期間,若灌漿壓力恒定,荷載持續(xù)降低,或荷載隨灌漿壓力的增加而維持恒定,則不需要調節(jié)水量。如果負荷大于300L,或者負荷時間大于30分鐘,就會使負荷的流動性變差,進而影響負荷的作用,使孔不能填滿。當前,為了適應下一步施工的需要,可通過調節(jié)混合料或水的加入量來調節(jié)降液濃度。如灌漿速率大于30L/min,應增加灌漿密度以保證其適應性和流動性。
4 結語
本文重點放在如何將灌漿加固技術應用于公路隧道施工中,具體內容包括:施工工藝、施工質量評價、施工速度與施工壓力的確定。同時,本研究也提出了灌漿中應該注意的一些重要事項,并提出了相應的解決方案,以便將理論和實際相結合。實踐證明,該方法在多個工程中得到了成功地運用,并取得了明顯的效果,使隧洞的穩(wěn)定與安全得到了明顯的改善。但是,這種方法也有一定的局限性,如高濕環(huán)境會影響拆分效果,或因地質、施工工藝等因素導致施工過程復雜,難以達到完全覆蓋。針對不同地質條件,研究更加合理的融冰方案,并對融冰速率、壓力等參數(shù)進行優(yōu)化。另外,本研究亦期望拆解技術能延伸至其他科技專案中。本研究具有重要的理論意義和實用價值,對我國公路隧道施工中的加固方法具有重要的指導意義,同時也可為其他同類工程的施工提供借鑒。
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