固结灌浆在处理桥梁地基中的应用.pdf

与 建 材装 饰2015 年 4 月 固结灌浆在处理桥梁地基中的应用 龚云康 （贵州省建筑设计研究院贵州 贵阳550002） 摘要： 当前桥梁地基处理过程中固结灌浆技术的应用较为广泛， 工程实践结果显示， 使用灌浆法对地基做填充和加 固能够对地基进行纠偏， 在流砂防治管理的过程中更是发挥着重要作用。施工过程中建筑物基础地基会出现差异较大的 沉降， 导致出现地面裂缝， 选择使用硅化水泥灌浆法能够在短时间内防止裂缝发展， 确保建筑物与地基的安全性与稳定 性。本文以桥梁地基的加固为例， 简单介绍了固结灌浆法的作用和具体的实施方式。 关键词： 固结灌浆法； 桥梁； 地基 中图分类号： U445.55+2文献标识码： A 文章编号： 1673-0038 （2015） 15-0201-02 引 言 固结灌浆施工环节较多， 涉及的工艺也比较复杂， 因此其对 于施工人员的操作能力有着严格的要求。在实际施工过程中常 会出现由于缺少专业技术及丰富的经验而引发的问题。因此， 一 定要重视实际经验的重要性，为了进一步提升大坝固结灌浆工 程的施工水平， 必须不断在工程实践中总结经验教训， 进而提高 专业技术能力。 1 固结灌浆法的一般概念 1.1 固结灌浆法的施工工艺 固结灌浆法主要是用压浆设备把浆体打入桥梁石块的缝隙 或者空隙之中，固结灌浆对石块的加固处理是为了增加地基岩 石的承载强度， 也是为了调剂生大坝的堵水功能。固结灌浆分为 高压固结灌浆与常态固结灌浆两种，高压固结灌浆在处理地表 深度大的岩石加固过程中，能够克服因为注浆而造成的障碍与 阻力， 能够实现注浆的快速填充同时获得较好的加固作用。而常 态固结灌浆处理则是在灌浆工作结束之后的 7d 左右， 依照注浆 顺序，对注浆圆柱环间做分序工作，环内加密之后无水孔先压 入， 之后再压入进有水孔， 依照这种顺序依次向下压， 并且在这 个过程中同时完成灌注工作， 如有必要还需要实行补充灌注。固 结灌浆的施工顺序依次是先钻孔之后进行冲洗，然后再接着开 展压水实验， 开展灌浆操作， 最后是封孔。封孔之后等水泥固结 便可开展检查操作，检查有没有补充灌浆的要求，依照一般设 计， 灌浆孔直径不可在 38mm 以下， 双层钢筋衬砌段依照具体的 施工设计图施工灌浆工序。 1.2 固结灌浆开展过程中需注意的问题 现如今很多的桥梁工程会使用固结灌浆的方式开展施工建 设。在某种特殊的地质环境中， 工程施工过程中对固结灌浆施工 采用混凝土封闭法完成施工建设，持续两个月时间进行基础约 束混凝土的连续性浇筑，以解决固结灌浆施工过程中出现的困 难和问题。如果在灌浆过程中出现渗漏、 浆体外流等现象， 可以 通过表层堵塞、 嵌缝、 减小压力、 加大浆体浓度等方式解决。在灌 浆过程中如果出现浆体在孔之间串通的情况，则有以下解决方 案：当发现重新灌浆时吸收率明显降低或者完全不吸浆的情 况， 要及时补孔进行灌浆； 如果串通孔间都符合灌浆基本要求 时， 可实行孔泵一对一的模式进行灌注； 如果串通孔之间不符 合灌浆基本要求时，先用塞子将串孔堵住，当灌浆孔流程结束 后， 扫孔、 清洗并给串通孔继续灌浆。其它需要注意的是， 一旦发 生紧急情况需要中断灌浆，中断的时间尽量不要超过 30min， 否 则需要立即冲洗钻孔并重新开始。另外， 需要预先统计涌水的压 力和涌水量， 再对涌水孔进行灌浆， 对涌水段需要独立施工， 施 工时最好增加灌浆压力并尽量缩短段长， 按照标准完成灌浆后， 还要进行超过 1h 的屏浆， 也可采取必要的屏浆辅助手段， 比如 在灌浆液中混入少许速凝剂可以有效提高屏浆效率。 2 工程实例 以某大桥为例， 对工程建设一般执行流程和建成至今的质量 做实际论述。 2.1 施工设备准备 2.1.1 施工机具 钻孔机具： 可以选择使用锤击下套管钻机， 也可以选择地 质钻探旋转钻机。因为待处理的地质是冲击砂砾层， 其空隙层面 较大且数量繁多， 所以要求套管的内径在 80110mm 之间， 保证 钻孔的深度在 1030m 之间。 拌浆压浆设备： 准备一台拌浆机， 一台压浆泵， 高压管长度 15m， 一只压浆嘴。 2.1.2 灌浆压力和水泥入江辐射半径的确定 最大压力：如果在灌浆过程中沉井中有冒浆的现象发生， 需要先完成封底工作再开始灌浆，这个时候灌浆最大压力以孔 隙压力对沉井底端的反压力不会诱发沉井位置改变为限。最 小压力： 需要保证水泥孔浆有一定程度的抗剪强度， 灌注的过程 中， 高压管中和砂砾石的空隙中必存在一定的阻力， 最小灌浆压 力要保证水泥乳浆辐射功能和设计效果相适应。模拟实验过程 中发现， 一般灌浆压力维持在 0.11MPa 之间， 水泥的乳浆辐射 半径保持在 2.55m 之间。 2.1.3 压浆孔与压浆设备配置 考虑到灌浆之后地层对沉井的稳定支撑作用， 灌浆压力与灌 浆辐射半径大小和沉井外径大小，平面使用过程中选择 2 点钻 孔实施压浆孔的布置。具体的布置位置是依照沉井上游中心点 左右对称距离上游中心位置各 1/8 的圆周距离， 紧紧地贴合在沉 井外壁实行钻孔工作。依照计算可知， 该大桥基础地基的持力层 有承载力要求， 具体的压力大小为 0.7MPa。 固结灌浆工作完成之 后， 依照这种具体的地质条件， 地层的承载能力可以实现控制在 510MPa 之间， 强度底限则是在半径的边缘位置。选择使用双孔 灌浆两空辐射边缘的交叉重叠方式，可以较好地实现增强此处 交通建设 201 与 建 材装 饰2015 年 4 月 固结强度的目的。因为乳浆和高压运输管道之间存在一定的阻 力限制， 为了降低灌浆压力坡降程度， 加大灌浆具体影响范围， 切实实现灌浆效果提升的目的， 把压浆泵放置在老桥 4# 墩上的 人行道位置，让压浆泵的出口与压浆孔隙之间的高压输送管长 度尽量变短， 减少灌浆压力在输送管中的耗损。 2.2 施工工艺流程 2.2.1 钻孔及孔口管埋设 在固结灌浆的过程中， 需要按照环间分序、 环内分两序的原 则进行施工， 先对内环的一序孔进行施工， 然后对内环的二序孔 进行施工， 从内向外展开施工， 要求孔距为 3.0m4.5m， 为了保证 钻机固定结实，在使用岩心钻机时需要多次校对钻机竖向轴垂 直是否符合设计标准， 钻头采用金刚石材质， 当达到 2m 的深度 时需要引入 108 的孔口管进行灌浆，经过 3d 左右的时间等待 浆体凝结， 孔口管确认固定后继续钻孔。当钻到所要求的灌浆距 离时对钻孔进行清洗直至观察到回水不再出现浑浊为止（按要 求孔内沉淀物最好不超过 20cm 的厚度） ，继续灌浆并钻孔到规 定高程。钻孔流如图 1 所示。 2.2.2 洗 孔 将大流量的水流通过尾管导入到孔内， 采取密封孔口， 由孔 底向外冲的方式进行洗孔， 直至将孔内混有的各种杂质、 岩粉进 行彻底的冲洗， 一直冲洗到回水清净为止， 对缝隙的冲洗则需要 在灌浆之前并使用 80%的灌浆压力作为冲洗压力。如果发现灌 浆孔范围中的基岩所吸收的水量较多， 并且没有回水的情况时， 技术人员可以利用灌浆自动记录仪记录此时灌浆泵的数据； 若 发现灌浆孔段内基岩所吸收的水量较多， 同时回水管有回水， 但 是压力不能达到标准压时，技术人员要通过灌浆自动记录仪读 取此时最大可能到达的压力值以及灌浆泵的流量。 2.2.3 简易压水试验 当压力值处于灌浆压力 80%的控制范围内时， 将专业用于计 量的导管与回水管相接， 在输入时间后自动计量仪会每隔 5min 统 计一次数据， 包括压力、 流量、 透水率等指标， 并将在 20min 后打印 出来， 如果最终数据不能满足设计标准则需要返工。 2.2.4 灌 浆 采用全孔灌注法。要想达到理想的固结灌浆效果， 采用适 宜的灌浆压力是必不可少的， 首尾两排的压力值最好在 0.3MPa， 中段则控制在 0.5MPa （以设计标准为基础） 。还可以通过现场实 验进行验证，以垫层混凝土发生移动的临界点时为最大灌浆压 力。 灌浆的配比调换原则。 一般的水灰比例分为 3： 1、 2： 1、 1： 1、 0.6： 1 （或 0.5： 1） 四个级别， 通常灌浆采用的比例是 3： 1， 其浓度 要随时进行调整， 由稀释至浓稠而进行不断的改变。灌浆完成 的依据。灌浆是否完成主要是参照以下两个指标： a.标准压力下 的注入率要小于 0.4L/min， 持续灌浆 0.5h； b.标准压力下灌浆时 长在 1h 之上， 实现全程化灌浆。 2.2.5 封 孔 在完成钻孔灌浆工作后， 由监理工程师在第一时间对施工质 量进行检查， 封孔作业要在通过检查后进行。由于灌浆的方式不 同， 所采用封孔的方式也不尽相同， 在固结灌浆中若采取的是由 上至下分段式灌浆，对应采用的封孔方法则是分段压力灌浆封 孔法； 若采取的是由下至上的分段式灌浆， 封孔方式选择的是机 械压力灌浆封孔法， 并在机械封孔完成后辅助人工封孔的方法， 也就是将人工提前搅拌好的 75# 水泥砂浆填充到灌浆变干之后 露在外面的孔隙中， 将其填实并整理平整。相关监测人员可通过 抬动观测对固结灌浆质量进行检查，固结灌浆抬动观测孔基岩 深度为 7m， 需要注意的是， 抬动变形观测装置需要在灌浆作业结 束之前完成埋设， 观测控制 10m 范围内的灌浆孔， 在裂隙冲洗、 压水试验及灌浆过程中应该有专人连续地进行观测，每 min 测 记一次读数， 并填写观测记录表， 如图 2 所示。 3 结束语 固结灌浆是一种隐蔽性较好的工程建设， 在实际工作过程中 充填和灌注的效果必须在施工建设完成检测后才能确定，因此 灌浆过程中需要依照吸浆的数量、 泵压， 对实时的填充效果进行 确定， 及时调整工艺和操作， 以达到设计要求和实际灌浆效果相 适应的目的。 参考文献 1李慧军.固结灌浆法在松散地基加固处理中的应用J.山西建筑， 2011， 37 （26） ： 99101. 2孙 伟， 张明齐， 李瑞琴.固结灌浆技术在水电站厂房地