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摘要:灌浆技术在工程建设中的应用非常广泛,对于桥梁隧道的施工有着非常重要的意义。通过灌浆技术能够使得桥梁隧道的承载能力大幅度提高,从而使得工程质量得到提高,工程效益显著。本文对灌浆法在桥梁隧道施工中的应用进行了分析和探讨。
关键词:灌浆法 桥梁 隧道 施工 应用
中图分类号:TU997文献标识码: A
1、施工中灌浆加固方法及灌浆材料的选择
1.1 灌浆加固方法概述
灌浆加固方法指的是基于气压,液压或者电化学的原理,利用较高的灌浆压力作用,在各种介质的空隙或者裂隙中注入某种能固化的浆液,对于地基的物理性能以及化学性能进行改善。实际上,灌浆加固主要目标就是利用水泥或者其他的浆液的渗透,压密扩展以及填充等构成浆脉,从而形成浆柱体。浆柱体利用和压密地基度的进一步的合成构成复合地基,浆柱体和压密地基通过相互作用使得地基的承载能力提高,能够有效控制地基的下沉。
1.2 灌浆材料的选择
一般情况下,灌浆材料包括无机化学浆材,有机化学浆材,粒状浆材以及不稳定粒状浆材。粒状浆材一般用来进行软土路基的处理,粒状浆材是由粘土,硅酸盐水泥和粉煤灰构成,因此,其成本比较低,资源丰富,并且操作简单,在地基的加固灌浆中应用广泛,但是由于粒状浆材粒径比较大,可注性能不高,因此,在防渗和堵水等灌浆工程中不宜使用。化学浆材由于大部分都可以注入,因此,被用来进行工程的防渗和堵漏。水泥粉煤灰浆的主要成分为粉煤灰与水泥。在粉煤灰中加入普通水泥当做灌浆材料,由于粉煤灰可以增加浆液中酸性氧化物,可以和水泥中水化析出的一部分 Ca(OH)2进行二次反应生成具有稳定性质的低钙水化合物,提高浆液抗溶蚀性能和防渗透性能,同时,使得水泥用量降低,从而节约成本。
2、某桥梁隧道施工中灌浆技术的应用
2.1 工程概况
某桥梁全长 45 米,桥梁的跨径是 3×15 米,桥宽为 1.8 米+12.5 米+1.8 米。该桥梁的下部结构属于柱式墩配扩大基础,桥梁的桥台是 U 型的桥台配扩大基础。该桥梁的桥墩和桥台都出现了自台帽中间位置开始到台身的裂纹,裂纹的长为 3 米,宽为 2 毫米。在桥台的端头出现了 10 毫米的裂纹,该桥梁桥墩的上游侧的防震挡块出现裂纹,桥梁砌石出现松动问题,桥梁桥台的锥坡出现了砌浆脱落的问题。通过实际考察分析,造成该桥梁墩台身出现裂纹的主要原因是墩台的不均匀下沉,基于此,通过灌浆法对于该桥梁的墩台基础进行加固。
2.2 灌浆设计
2.2.1 灌浆的标准
灌浆的强制控制标准要求,进行桥梁的墩台基础灌浆以后,淤泥或者淤质土承载力的标准值满足 80KPa-100KPa 之间;粉细沙承载力的标准值要超过 110KPa;杂填土承载力的标准值满足 130KPa,复合地基承载力的标准值要超过 130KPa。实际施工工程中,获得最佳灌浆效果的前提是制定合理的施工控制标准。
2.2.2 灌浆段及浆材设计
由于造成该桥梁墩台身出现裂纹的主要原因是墩台的不均匀下沉,因此,将墩台基础四周作为灌浆段。该桥梁墩台基础加固灌浆材料使用水泥粉煤灰浆液,水泥和粉煤灰按照 4:1的比例进行配比,浆液中水泥使用强度是 32.5 的普通硅酸盐水泥,水灰比在 0.5-0.55 之间。
2.2.3 确定浆液的扩散半径
该桥梁墩台基础的地质均一性能不高,渗透系数变化大以及孔隙率高,所以,当进行灌浆时,单纯的通过理论公式进行浆液扩散半径的计算不合理,基于实际大量工程经验数据,浆液扩散半径为 1.6 米。
2.2.4 灌浆孔的孔深设计
按照该桥梁所处地质条件,结合工程勘察的有关资料,灌浆孔的深度设置为 3.5 米-6.0米之间,其平均孔深是 4.5 米,孔底到粘性土层是选择孔深平均值选择的依据。
2.2.5 灌浆压力和灌浆量的设计
根据施工现场的实验确定灌浆的压力,一般情况下灌浆压力为 0.3MPa-0.5MPa 之間,实际灌浆过程中基于现场情况进行具体的调整。对于灌浆量而言,一般选择灌浆对象土量的20%,事实上,需要根据工程现场的实际情况进行灌浆量的调整,灌浆量的要求需要满足地基填满,灌浆饱满。
2.2.6 灌浆完成标准
当基于规定的灌浆压力的标准,孔段的吸浆量低于每分钟 0.6L,延续半个小时就表明灌浆结束;如果孔段的单位吸浆量比理论的估算值要高时,也表明灌浆工作完成。
2.3 灌浆施工
2.3.1 灌浆施工准备
进行桥梁灌浆施工之前,确保材料和设备都准确到场,同时做好浆液扩散半径,灌浆压力的调整,孔距等灌浆之言工作,并需要把孔位及时放样到实地。
灌浆实验的必要性分析:这主要是指进行灌浆施工前一段时间,施工技术人员要合理采用试验方法以确定有关数据的真实性和准确性。此外,还要做好灌浆施工准备等工作,包括对灌浆孔距和扩散半径等数据的详细确认,这些都是需要通过实验之后才能检测出来。准备工作:施工技术人员对于灌浆施工,所要用到的器具和设备进行合理的选择与调试,对于灌浆施工所需要的灌注材料也要准备齐全,要合理组织灌浆施工现场,要保证施工技术人员不缺席,还要对灌浆施工进度进行合理计划与安排,要保证现场具有适当的监督人员和质量控制等专业人员。
一般情况下的公路桥梁施工流程,为:1)成孔;2)进行安放浆管和封堵孔口施工操作;3)搅浆、灌浆、待凝;4)等待成孔:5)进行第二次安防浆管和封堵孔口操作;6)然后是第二次搅浆和灌浆:7)最后是封孔操作。
2.3.2 灌浆施工技术要点
灌浆成孔。把直径是 90 毫米的钻头和准孔位对齐,利用成孔方法钻进。进行杂填土的钻进过程中,当孔壁出现不稳定现象时,需要采用护壁导管;进行淤泥,淤泥质土或者粉性土的钻进过程中,首先利用导管进行护壁,然后通过捞砂筒取砂成孔的方式进行钻进,一直钻到粘性土层。安置灌浆管。一般情况下,灌浆管的下端安置有 0.7 米-1.0 米长度花管,花管的孔径为 10 毫米,下端封口,通常孔隙率是 15%;为了预防流沙流进花管影响灌浆的顺利进行,通常在花管的外壁包扎软橡皮。搅浆及灌浆。在需要搅拌的管内加入预先设定的水量,将搅拌机开动进行均匀的搅拌,然后逐渐加进硬度是 32.5 的普通硅酸盐水泥,一直加到预先设计的量,然后通过 5min 左右的搅拌,把浆液利用过滤网进行过滤,然后送入到储浆筒为灌浆做准备。进行灌浆的实际操作过程中,通过自上而下孔口封闭的纯压式灌浆方法,一直灌浆到预先设计的深度。封口。当灌浆完成以后,必须及时进行封口,如果在封口 24 小时以后,砂液出现下沉,那么必须进行浆液的补充,补充浆液的水灰比是 0.5,补充浆液要补充到顶面。
因本文选取的桥梁墩台的灌浆加固施工,因此在对桥梁墩台进行灌浆加固的时候,要有效控制到施工的各项工艺。具体是在进行钻孔的时候,施工人员可以选取直径为89mm的砖头进行作业,特别注意当砖头进入粘性土中,施工人员需要采取用导管将孔壁护住的措施,接着进行取砂成孔操作时,要使用的工具是捞砂筒,然后是将其钻入到粘土内部。此外,施工人员还要注意花管极易进入泥沙的问题,为了避免泥沙进入花管,这需要把软橡皮包裹在花管外壁。最后是取一定量水倒入搅拌浆桶中,注意当搅拌机搅拌均匀之后,还要在搅拌浆桶内再加入预订量的水泥,等到五分钟,施工人员即可进行过滤处理。
特别注意:灌浆施工时灌浆的量一定要与设计的深度保持一致,从目前实际施工情况得出,纯压式灌浆方式最为有效。
3、灌浆效果
灌浆工程完成以后,需要通过工程设计的要求以及施工记录检查现场施工桩位,从而确保不会出现遗漏;同时,灌浆完成之后,严格检查每一个的喷射点,当固体强度到达一定要求时,需要进行开挖检查。通过本桥梁灌浆加固技术的应用实践表明,对于桥梁的墩台身裂纹问题能够给予很好的解决,从而能够为其他的工程的裂纹的加固治理提供参考和借鉴。为了保证灌浆的质量效果和加固下了,灌浆过程中的水灰比和注浆压力要进行严格的控制。
4、结语
实践表明,灌浆加固技术和传统加固方法中中断交通开挖换填施工相比,操作简单,经济适用,质量可靠,因此,对于各种工程的加固施工,尤其是在对于沉降不均造成的桥梁裂纹墩台基础加固中,灌浆技术无疑有着非常重要的地位,应该优先考虑。
参考文献
[1] 赵文廷,袁军英.灌浆法处理地基施工工艺简介[J].中国建材资讯,2007(2).
[2] 周利.灌浆法加固处理应用[J].公路交通科技,2006(8)
关键词:灌浆法 桥梁 隧道 施工 应用
中图分类号:TU997文献标识码: A
1、施工中灌浆加固方法及灌浆材料的选择
1.1 灌浆加固方法概述
灌浆加固方法指的是基于气压,液压或者电化学的原理,利用较高的灌浆压力作用,在各种介质的空隙或者裂隙中注入某种能固化的浆液,对于地基的物理性能以及化学性能进行改善。实际上,灌浆加固主要目标就是利用水泥或者其他的浆液的渗透,压密扩展以及填充等构成浆脉,从而形成浆柱体。浆柱体利用和压密地基度的进一步的合成构成复合地基,浆柱体和压密地基通过相互作用使得地基的承载能力提高,能够有效控制地基的下沉。
1.2 灌浆材料的选择
一般情况下,灌浆材料包括无机化学浆材,有机化学浆材,粒状浆材以及不稳定粒状浆材。粒状浆材一般用来进行软土路基的处理,粒状浆材是由粘土,硅酸盐水泥和粉煤灰构成,因此,其成本比较低,资源丰富,并且操作简单,在地基的加固灌浆中应用广泛,但是由于粒状浆材粒径比较大,可注性能不高,因此,在防渗和堵水等灌浆工程中不宜使用。化学浆材由于大部分都可以注入,因此,被用来进行工程的防渗和堵漏。水泥粉煤灰浆的主要成分为粉煤灰与水泥。在粉煤灰中加入普通水泥当做灌浆材料,由于粉煤灰可以增加浆液中酸性氧化物,可以和水泥中水化析出的一部分 Ca(OH)2进行二次反应生成具有稳定性质的低钙水化合物,提高浆液抗溶蚀性能和防渗透性能,同时,使得水泥用量降低,从而节约成本。
2、某桥梁隧道施工中灌浆技术的应用
2.1 工程概况
某桥梁全长 45 米,桥梁的跨径是 3×15 米,桥宽为 1.8 米+12.5 米+1.8 米。该桥梁的下部结构属于柱式墩配扩大基础,桥梁的桥台是 U 型的桥台配扩大基础。该桥梁的桥墩和桥台都出现了自台帽中间位置开始到台身的裂纹,裂纹的长为 3 米,宽为 2 毫米。在桥台的端头出现了 10 毫米的裂纹,该桥梁桥墩的上游侧的防震挡块出现裂纹,桥梁砌石出现松动问题,桥梁桥台的锥坡出现了砌浆脱落的问题。通过实际考察分析,造成该桥梁墩台身出现裂纹的主要原因是墩台的不均匀下沉,基于此,通过灌浆法对于该桥梁的墩台基础进行加固。
2.2 灌浆设计
2.2.1 灌浆的标准
灌浆的强制控制标准要求,进行桥梁的墩台基础灌浆以后,淤泥或者淤质土承载力的标准值满足 80KPa-100KPa 之间;粉细沙承载力的标准值要超过 110KPa;杂填土承载力的标准值满足 130KPa,复合地基承载力的标准值要超过 130KPa。实际施工工程中,获得最佳灌浆效果的前提是制定合理的施工控制标准。
2.2.2 灌浆段及浆材设计
由于造成该桥梁墩台身出现裂纹的主要原因是墩台的不均匀下沉,因此,将墩台基础四周作为灌浆段。该桥梁墩台基础加固灌浆材料使用水泥粉煤灰浆液,水泥和粉煤灰按照 4:1的比例进行配比,浆液中水泥使用强度是 32.5 的普通硅酸盐水泥,水灰比在 0.5-0.55 之间。
2.2.3 确定浆液的扩散半径
该桥梁墩台基础的地质均一性能不高,渗透系数变化大以及孔隙率高,所以,当进行灌浆时,单纯的通过理论公式进行浆液扩散半径的计算不合理,基于实际大量工程经验数据,浆液扩散半径为 1.6 米。
2.2.4 灌浆孔的孔深设计
按照该桥梁所处地质条件,结合工程勘察的有关资料,灌浆孔的深度设置为 3.5 米-6.0米之间,其平均孔深是 4.5 米,孔底到粘性土层是选择孔深平均值选择的依据。
2.2.5 灌浆压力和灌浆量的设计
根据施工现场的实验确定灌浆的压力,一般情况下灌浆压力为 0.3MPa-0.5MPa 之間,实际灌浆过程中基于现场情况进行具体的调整。对于灌浆量而言,一般选择灌浆对象土量的20%,事实上,需要根据工程现场的实际情况进行灌浆量的调整,灌浆量的要求需要满足地基填满,灌浆饱满。
2.2.6 灌浆完成标准
当基于规定的灌浆压力的标准,孔段的吸浆量低于每分钟 0.6L,延续半个小时就表明灌浆结束;如果孔段的单位吸浆量比理论的估算值要高时,也表明灌浆工作完成。
2.3 灌浆施工
2.3.1 灌浆施工准备
进行桥梁灌浆施工之前,确保材料和设备都准确到场,同时做好浆液扩散半径,灌浆压力的调整,孔距等灌浆之言工作,并需要把孔位及时放样到实地。
灌浆实验的必要性分析:这主要是指进行灌浆施工前一段时间,施工技术人员要合理采用试验方法以确定有关数据的真实性和准确性。此外,还要做好灌浆施工准备等工作,包括对灌浆孔距和扩散半径等数据的详细确认,这些都是需要通过实验之后才能检测出来。准备工作:施工技术人员对于灌浆施工,所要用到的器具和设备进行合理的选择与调试,对于灌浆施工所需要的灌注材料也要准备齐全,要合理组织灌浆施工现场,要保证施工技术人员不缺席,还要对灌浆施工进度进行合理计划与安排,要保证现场具有适当的监督人员和质量控制等专业人员。
一般情况下的公路桥梁施工流程,为:1)成孔;2)进行安放浆管和封堵孔口施工操作;3)搅浆、灌浆、待凝;4)等待成孔:5)进行第二次安防浆管和封堵孔口操作;6)然后是第二次搅浆和灌浆:7)最后是封孔操作。
2.3.2 灌浆施工技术要点
灌浆成孔。把直径是 90 毫米的钻头和准孔位对齐,利用成孔方法钻进。进行杂填土的钻进过程中,当孔壁出现不稳定现象时,需要采用护壁导管;进行淤泥,淤泥质土或者粉性土的钻进过程中,首先利用导管进行护壁,然后通过捞砂筒取砂成孔的方式进行钻进,一直钻到粘性土层。安置灌浆管。一般情况下,灌浆管的下端安置有 0.7 米-1.0 米长度花管,花管的孔径为 10 毫米,下端封口,通常孔隙率是 15%;为了预防流沙流进花管影响灌浆的顺利进行,通常在花管的外壁包扎软橡皮。搅浆及灌浆。在需要搅拌的管内加入预先设定的水量,将搅拌机开动进行均匀的搅拌,然后逐渐加进硬度是 32.5 的普通硅酸盐水泥,一直加到预先设计的量,然后通过 5min 左右的搅拌,把浆液利用过滤网进行过滤,然后送入到储浆筒为灌浆做准备。进行灌浆的实际操作过程中,通过自上而下孔口封闭的纯压式灌浆方法,一直灌浆到预先设计的深度。封口。当灌浆完成以后,必须及时进行封口,如果在封口 24 小时以后,砂液出现下沉,那么必须进行浆液的补充,补充浆液的水灰比是 0.5,补充浆液要补充到顶面。
因本文选取的桥梁墩台的灌浆加固施工,因此在对桥梁墩台进行灌浆加固的时候,要有效控制到施工的各项工艺。具体是在进行钻孔的时候,施工人员可以选取直径为89mm的砖头进行作业,特别注意当砖头进入粘性土中,施工人员需要采取用导管将孔壁护住的措施,接着进行取砂成孔操作时,要使用的工具是捞砂筒,然后是将其钻入到粘土内部。此外,施工人员还要注意花管极易进入泥沙的问题,为了避免泥沙进入花管,这需要把软橡皮包裹在花管外壁。最后是取一定量水倒入搅拌浆桶中,注意当搅拌机搅拌均匀之后,还要在搅拌浆桶内再加入预订量的水泥,等到五分钟,施工人员即可进行过滤处理。
特别注意:灌浆施工时灌浆的量一定要与设计的深度保持一致,从目前实际施工情况得出,纯压式灌浆方式最为有效。
3、灌浆效果
灌浆工程完成以后,需要通过工程设计的要求以及施工记录检查现场施工桩位,从而确保不会出现遗漏;同时,灌浆完成之后,严格检查每一个的喷射点,当固体强度到达一定要求时,需要进行开挖检查。通过本桥梁灌浆加固技术的应用实践表明,对于桥梁的墩台身裂纹问题能够给予很好的解决,从而能够为其他的工程的裂纹的加固治理提供参考和借鉴。为了保证灌浆的质量效果和加固下了,灌浆过程中的水灰比和注浆压力要进行严格的控制。
4、结语
实践表明,灌浆加固技术和传统加固方法中中断交通开挖换填施工相比,操作简单,经济适用,质量可靠,因此,对于各种工程的加固施工,尤其是在对于沉降不均造成的桥梁裂纹墩台基础加固中,灌浆技术无疑有着非常重要的地位,应该优先考虑。
参考文献
[1] 赵文廷,袁军英.灌浆法处理地基施工工艺简介[J].中国建材资讯,2007(2).
[2] 周利.灌浆法加固处理应用[J].公路交通科技,2006(8)