灌漿加固技術(shù)在公路橋梁隧道施工中的應(yīng)用研究

引言：灌漿加固技術(shù)是一種較為成熟、應(yīng)用較為廣泛的施工技術(shù)，在公路、橋梁、隧道等工程中得到了廣泛的應(yīng)用。既能改善工程的整體穩(wěn)定性，又能起到良好的支護作用。采用灌漿加固技術(shù)完成的公路橋梁隧道工程，其施工質(zhì)量和安全性能得到明顯提高，延長使用壽命，減少質(zhì)量問題，具有很好的推廣應(yīng)用前景。為此，必須積極開展灌漿加固技術(shù)的研究，以促進公路橋梁隧道工程施工的質(zhì)量。1.灌漿加固技術(shù)綜述1.1概念灌漿法加固技術(shù)是隧道工程施工中常用的一種技術(shù)，通過合理的處理手段，對已有的裂縫或孔洞進行灌漿，更好地解決問題和隱患，提高有關(guān)介質(zhì)的使用效率。從目前的施工效果來看，水泥砂漿、水玻璃漿料以及其他混凝土的施工工藝可以通過滲析、擠壓、電化學等方法，提高水泥漿料的灌漿效率，將混凝土裂縫中的空氣以及水分全部排出，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。從隧道施工灌漿法加固技術(shù)的使用效果來看，可以有效地提高目標區(qū)域的機械強度，并使其更加穩(wěn)定、可靠，防止由于施工過程中出現(xiàn)的松散現(xiàn)象而影響到整個隧道的安全[1]。灌漿法加固技術(shù)是目前隧道工程中普遍采用的一種加固方法，必須重視灌漿方法和灌漿材料的選用，才能使整體的施工質(zhì)量得到最大程度優(yōu)化。1.2優(yōu)點首先，采用灌漿法進行裂縫填充，可以有效地解決施工中出現(xiàn)的滲漏問題，采用填料對裂縫進行充填，使隧道的整體穩(wěn)定性得到改善，施工質(zhì)量得到明顯改善。其次，采用灌漿加固技術(shù)可以有效地解決路面滲漏水問題，在裂縫中注入高抗?jié)B物質(zhì)，對裂縫進行修復，可以使整個隧道整體的抗?jié)B能力得到提高。其三，填料與工程構(gòu)件的有效組合，可以使整體結(jié)構(gòu)強度得到全面提升，并能起到增強作用，進而減小裂縫的影響。最后，采用灌漿加固技術(shù)，可以有效地解決因路基不均勻沉降而造成的斜坡。綜上所述，在公路橋梁隧道工程中采用灌漿加固技術(shù)既能保證路基的強度、穩(wěn)定，又能起到填補裂縫、改善施工質(zhì)量和安全的作用，為推動公路橋梁隧道工程建設(shè)發(fā)展提供重要保障。1.3原則首先，要堅持針對性原則。特別是由于公路、橋梁、隧道施工中不同的地質(zhì)條件，其應(yīng)用范圍和側(cè)重點也各不相同。比如，在土層厚度大的情況下，可以采用深層灌漿進行加固，提高深層土壤的黏性；在巖體結(jié)構(gòu)中應(yīng)用灌漿加固技術(shù)必須注意巖體裂縫的部位，做好巖體裂縫的治理，提高作業(yè)區(qū)的穩(wěn)定性，并對其進行有效治理[2]。在采用灌漿加固技術(shù)時必須針對不同的地質(zhì)情況，合理選擇灌漿加固技術(shù)及技術(shù)過程，以充分利用灌漿加固技術(shù)的優(yōu)點，提高工程的整體質(zhì)量。其次，要堅持統(tǒng)一性原則。在灌漿加固時必須從整體上考慮其適用范圍，降低地質(zhì)條件、環(huán)境因素和人為因素對工程的影響，使工程作業(yè)的整體水平得到提高。2.灌漿加固技術(shù)的分類2.1滲透灌漿加固技術(shù)在公路橋梁隧道工程實際施工中遇到較復雜的基礎(chǔ)條件時必須采用滲透灌漿加固技術(shù)，還可以用于施工條件較為苛刻的場合。滲透灌漿工程中主要采取滲透法，以保證已配好的漿料通過裂縫滲透，固化后可形成類似于巖土的構(gòu)造，具有良好的強度和抗剪能力。2.2填充灌漿加固技術(shù)填充灌漿加固技術(shù)是一種常用的方法，廣泛地用于公路橋梁隧道工程的加固。在某些橋梁施工中因其不均勻沉降等原因，容易產(chǎn)生裂縫、孔洞，采用充填灌漿加固技術(shù)可以很好地解決其穩(wěn)定性和強度不足的問題。對較為密集的孔隙、裂縫部位，采用灌漿加固技術(shù)進行加固處理。在公路、橋梁、隧道中由于長時間的使用，會出現(xiàn)不同程度的損失，造成開裂、孔洞等問題，采用這種方法進行加固，也是十分有效的。2.3電動化學灌漿加固技術(shù)電動化學灌漿加固技術(shù)是在巖體兩側(cè)形成正、負極，漿液由正電極和負極組成，既可以增強地基的加固效果，又可以增強地基的強度。3.公路橋梁隧道工程中出現(xiàn)的問題與原因3.1問題第一，墩臺裂縫問題：在公路橋梁隧道工程施工中橋墩部位的裂紋往往不明顯，容易被忽視，但隨著時間的流逝，裂紋逐漸擴大，當裂紋寬度達到2mm以上時如果不進行及時的處理，將會導致橋隧的安全運行。第二，砌石松動問題：在公路、橋梁、隧道中砌塊松動是很普遍的現(xiàn)象，當砌塊松動時連接處會產(chǎn)生松動。由于隧道地質(zhì)條件、地層變化的壓力以及松散壓力等因素，導致了砌石的松動[3]。橋梁隧道在荷載作用下，會對施工質(zhì)量造成一定的影響。第三，砌漿的脫落問題：漿液在公路、橋梁、隧道工程中是一種非常有用的材料，首先，泥漿可以覆蓋建筑的粗糙表面，起到美化建筑物的效果。其次，水泥漿在某些方面起到了增強的效果。一旦發(fā)生了砌體脫落現(xiàn)象，將導致建筑物失去相應(yīng)的防護層，給工程建設(shè)帶來安全隱患。3.2成因第一，自然因素。在公路、橋梁、隧道等施工中混凝土是建筑施工的重要原料，對環(huán)境條件有很高的要求。在冬季和夏季的高溫差下進行施工很容易產(chǎn)生裂縫，直接縮短了公路橋梁隧道工程的壽命。在混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑中若不充分考慮溫度的變化，會導致混凝土內(nèi)外溫差過大，溫度變化過大，會導致混凝土表面產(chǎn)生細小裂縫。當氣溫高于30℃時必須進行降溫處理，以減少裂縫的發(fā)生。第二，荷載因素。在公路橋梁隧道工程施工中若不對工程的總體承載力進行科學的設(shè)計，又不考慮其后期的使用狀況，在工程的運營中出現(xiàn)大量的荷載問題，將會導致工程出現(xiàn)裂縫和缺陷。第三，沉降因素。如果在修建公路、橋梁、隧道前，工作人員沒有充分了解工程的地質(zhì)狀況，對基礎(chǔ)資料的掌握不夠透徹，很容易在軟土地區(qū)施工，造成塌方。由于地質(zhì)沉降會使混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，當結(jié)構(gòu)失穩(wěn)時會產(chǎn)生開裂問題。第四，技術(shù)因素。施工單位在施工過程中不能充分考慮到工程的具體情況，不能正確地選用施工技術(shù)，不能嚴格按程序進行施工，就會加大裂縫問題的發(fā)生，影響工程的整體質(zhì)量。4.灌漿加固技術(shù)在公路橋梁隧道工程施工中的應(yīng)用4.1施工前準備首先，在灌漿前應(yīng)事先做好灌漿試驗，根據(jù)灌漿試驗的結(jié)果，掌握施工技術(shù)的各項指標，并對其進行修正，確定施工能否進行、施工的方法等。它所需的實際資料很多，必須在灌漿之前做好充分的準備和精確的調(diào)整，比如通過實驗來了解擴散半徑等，以便準確地調(diào)整灌漿孔間距。進行灌漿試驗的主要原因是有關(guān)方面沒有建立嚴格的規(guī)范，所以必須根據(jù)試驗結(jié)果來確定有關(guān)的參數(shù)，以便對灌漿工作進行精確的指導[4]。其次，準備漿材和機械，以保證工程順利進行。第一步，確定灌漿質(zhì)量。施工技術(shù)人員在制定灌漿規(guī)范時既要考慮公路橋梁隧道工程施工的質(zhì)量，又要考慮相應(yīng)的灌漿強度規(guī)范。在確定灌漿規(guī)范時如果沒有考慮到任何一個方面，制定的灌漿標準都不能滿足公路橋梁隧道工程的要求。第二步，控制好漿料的比例。為了提高灌漿加固技術(shù)的質(zhì)量，必須嚴格控制各主要灌漿材料的比例，以保證灌漿材料的最佳配比。在進行灌漿料配比工作前需要進行現(xiàn)場勘察，全面了解工程中出現(xiàn)的裂縫位置和嚴重性，以便用灌漿材料對工程中的裂縫狀況進行有效修補。第三步，對擴散半徑進行計算。對于不同類型的公路橋梁隧道工程，由于不同地區(qū)的地質(zhì)條件有很大的差別，施工技術(shù)人員要充分考慮到這些差別，才能更好地保證其穩(wěn)定性。最后，在采用灌漿施工的過程中必須重視灌漿的施工管理，并做好施工前的準備工作。負責灌漿施工的人員應(yīng)具有較高的專業(yè)素質(zhì)和職業(yè)道德，清楚自己的職責，嚴格規(guī)范自己的操作技術(shù)，確保灌漿施工達到標準。4.2操作流程首先，確定灌漿孔的灌漿深度及灌漿壓力，一般公路橋梁隧道工程要求的灌漿壓力為0.3～0.5MPa，因此，在實際工程中應(yīng)根據(jù)工程實際情況調(diào)整灌漿深度及壓力。其次，設(shè)計和明確灌漿劑量，為了達到工程實施的要求，必須在灌漿前精確地計算出灌漿量，并依據(jù)灌漿加固技術(shù)規(guī)范進行公示，即可實現(xiàn)灌漿量的計算。最后，在灌漿工作正式開始前必須完成灌漿質(zhì)量檢驗，要求灌漿孔洞的吸漿系數(shù)在0.6L/min左右，并能持續(xù)吸收超過30min，然后再進行灌漿工作。為達到預(yù)期的工程效果，有關(guān)部門應(yīng)在灌漿技術(shù)中明確施工要領(lǐng)，并依據(jù)灌漿技術(shù)的具體特點，對施工條件進行合理的管理[5]。在工程施工中有關(guān)部門要對供電進行合理的控制，以保證灌漿技術(shù)的順利進行。同時為應(yīng)對突發(fā)情況，在灌漿技術(shù)施工中要預(yù)留和設(shè)置后備電源，以便及時、高效地處理各種突發(fā)情況，保證工程質(zhì)量。要對注漿周期進行嚴格的控制，合理確定漿液比例，以保證注漿作業(yè)的順利進行。在鉆孔內(nèi)插管能有效地改善施工質(zhì)量，節(jié)約工期。在進行插管前，施工人員應(yīng)將心管插入鉆孔內(nèi)，并將其拆卸。采用噴灌技術(shù)，實現(xiàn)了插管作業(yè)的同步，保證了插管作業(yè)的正常進行。在這個工藝中水壓應(yīng)控制在1MPa以下，否則，就會出現(xiàn)孔壁坍塌等問題，影響工程的質(zhì)量和進度。4.3鉆孔及孔口管道的安裝首先，鉆頭的直徑要清楚，然后再用紅漆等色彩鮮艷的顏料打上孔，再把鉆頭的角度調(diào)整好，就可以開始鉆孔了。在實際生產(chǎn)中必須遵循緩慢、連續(xù)、輕壓的原則，及時調(diào)整孔位的方位和角度，保證與設(shè)計圖紙上的標記相符。在鉆入地層時若遇粉性土壤，應(yīng)采用相應(yīng)的管道，在防護孔壁的同時使用撈砂筒進行泥漿鉆井。在完成了鉆井工作后，還要進行噴嘴的安裝。首先，根據(jù)現(xiàn)場需要，對鉆孔進行導向，然后將50毫米口徑的鉆孔管插入到孔內(nèi)，露出20-30cm。為了保證泥漿的灌漿順暢，還可以用麻線把孔和管壁間的空隙全部填滿。其次，在安裝時要掌握好孔口管道的安裝角度及牢固程度，并有針對性地解決無水區(qū)和涌水區(qū)。在沒有水分的情況下，可以采用硬質(zhì)早強砂漿充填作業(yè)；在涌水區(qū)域，必須設(shè)置孔口，將混合料充分攪拌，然后用多個塑料袋將其填滿，待水與泥漿接觸后，混合物便會形成泥漿。4.4科學開展灌漿操作在灌漿管道安裝完畢后，應(yīng)按規(guī)范要求進行壓水測試，以保證灌漿順利進行。確定好了，再進行混合，首先要按照實驗室的配比，加入水、水泥、煤灰，然后用攪拌器進行混合，這樣才能保證漿料的質(zhì)量。在灌漿正式啟動后，由工人按自上而下的順序，將泥漿緩緩注入井眼。在施工中為防止出現(xiàn)串漿現(xiàn)象，采用先疏后密的方法進行井眼和灌孔的流水線。同時施工時要注意泥漿的灌漿規(guī)律，泥漿向上蔓延相對容易，向下蔓延困難。在安裝了灰泥內(nèi)襯之后，再進行灰漿的混合。在水泥漿料的混合中一定要在相同的方向上進行攪拌，并且在攪拌的時候要保證一定的流速。為防止凝固，所附填料不可長時間懸吊。黏土易溶于水，易于分散，若要成型，其穩(wěn)定性也較為可靠。膨潤土，在水泥中加入適量的膨潤土，其用量為2%-3%，可以起到穩(wěn)定的作用，同時也可以保證漿液的形態(tài)和析水率的質(zhì)量。黏土漿料的制備方法有二：一是將一定比例的水分與土壤混合，經(jīng)過一定的攪拌工藝，獲得所需的漿料。第二步，將黏土按照一定的比例進行調(diào)配，以使原漿與水的混合物達到一定的比例。原漿的制備方法如下：將泥土浸泡在水里，經(jīng)過物理和化學的作用，就會形成泥漿。混合黏土的原漿經(jīng)過浸泡處理后，經(jīng)過泥漿攪拌器，加入適量的水，就可以得到合格的黏土原漿。水泥膠泥。由于水泥和黏土各有利弊，摻和后可以彌補兩者的不足，從而形成較好的灌漿。水泥和黏土的比例是1:1～1:4，水分和干料的比例是3:1～1:1，由于材料的種類、性能和作用各有差異，所以要根據(jù)實驗來確定合適的混合比例。在鉆孔完畢后，在模制前將所有的材料都準備好，然后就可以完成建筑的建造。一般的填縫料都是由42.5包覆而成，經(jīng)過審查后可以在填縫料中加入添加劑，以改善其特性，直到所有的填縫料達到施工要求，并可以確認使用為止?；旌蠒r要用高效的攪拌器，大約要打30分鐘，但是要看具體的情況。制造等離子體液體時溫度不宜高于30℃，不宜將其直接置于陽光下，以免造成充焊質(zhì)量過早固化[6]。在填縫后，還需要最后的封口，以保證接縫的完整性和時間性，防止整個結(jié)構(gòu)的整體性和加固，由于這些部位長時間沒有吸氣。在密封結(jié)束后，要對其進行實時監(jiān)測，尤其是在第一次密封結(jié)束后24小時之內(nèi)，若出現(xiàn)嚴重問題，建議立即聯(lián)絡(luò)相關(guān)部門，使其與舊等離子體配合，以避免出現(xiàn)嚴重的埋藏問題，同時保證凹槽的品質(zhì)符合原來的高度。4.5特殊情況在公路橋梁隧道工程的實際施工中經(jīng)常會遇到一些非正常的作業(yè)，這些作業(yè)都需要采取一些特別的措施來處理和解決，以保證工程的質(zhì)量。比如，在進行灌漿工作的時候，如果在灌漿孔下面出現(xiàn)了一個意外的停頓，那么灌漿孔就會堵塞，要想預(yù)防這種情況，必須要做好充分的準備，以避免在施工過程中被打斷，否則必須在最短的時間內(nèi)重新進行灌漿工作。在灌漿過程中要防止出現(xiàn)大量的灌漿現(xiàn)象，否則會造成橋梁、隧道襯砌部位的滲漏或變形。一旦發(fā)生問題必須立即停止施工，尋找并分析原因，等到泥漿固化后才可以進行灌漿工作，在二次灌漿的時候要控制好灌漿速度，并注意觀察，防止其他突發(fā)事件。4.6養(yǎng)護與驗收在進行公路橋梁隧道工程施工時既要重視施工前的準備，又要注重施工工藝，同時要重視施工的養(yǎng)護與驗收，這是確保項目高質(zhì)量高效運行的基本條件。在工程竣工驗收時要對鉆孔作業(yè)進行嚴格的試驗，保證泥漿能達到預(yù)期的凝結(jié)效果。同時還要檢查土體與泥漿