壓力注漿技術處理橋頭搭板脫空淺析

　　1、引言

　　在目前運營的高等級公路中，普遍存在一個問題：路面在臺背回填處出現不同程度的沉降斷裂(沉降值一般為10～30cm，有的甚至超過60cm)，使車輛通過時產生跳躍和沖擊，從而對橋涵和路面造成附加的沖擊荷載，使司機和乘客感到顛簸不適，甚至造成車輛大幅度減速，嚴重的可導致交通事故。因此，如何解決正在運營中的高等級公路橋頭跳車問題，要從理論與施工上進行摸索和探討，提出切實可行的方法。滬寧高速公路江蘇段橋梁兩側引道均采用了橋頭搭板的過渡型式，隨著通車年限的增長，橋頭引道段由于地基土質不良造成的沉降、臺背填料壓縮引起路基的沉降、剛柔突變引起的沉陷等因素，造成搭板與原二灰碎石基層之間存在不同程度的脫空現象。在長時間車輛荷載的不斷作用下搭板漸漸變得松動，搭板尾部瀝青砼表面產生橫裂，加之雨水的滲入，產生了啃邊、唧漿甚至破損，形成跳車這一常見的病害。由于橋臺背沉陷、斷裂而形成了臺階，使車輛的行駛速度受到不同程度的影響。車速的降低幅度與臺階高度、路面類型、道路等級、車輛類型和行駛的初速度等有關。根據實地觀察和有關資料調查表明，當橋頭臺階達1.5cm時，會對車速產生明顯的影響，臺階每增加1cm，速度就會降低3km/h左右；而當臺階高達5cm時，車輛行駛顯著減速，其減速幅度平均可達9～13 km/h，對行車安全產生嚴重影響。一般來說，汽車遇到橋頭臺階，要提前150～180m實行減速，駛達臺階以后還在大約相同的距離進行加速以恢復正常速度行駛。當然，司機的心理狀態，對道路的熟悉程度等，對通過臺階時的速度降低也有不同程度的影響。

　　2、注漿原理

　　由于搭板的松動，其尾部瀝青混凝土面層的損壞找不到一次性根治修復的措施，剛修復不久又很快拉開，周而復始。針對舊路橋臺搭板尾端、涵臺兩側約5m范圍內出現的不同程度的不均勻沉陷問題，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，在粘性土路基內發生徑向劈裂，漿液沿裂隙流入土體，并將土體切割成不規則的塊體，在塊體之間形成互相穿插的膠狀水泥結石，粘性土又受到充填漿液時的壓縮，形成一種復合型巖土，防止或減弱路基再下沉；在用碎石土、砂礫土填筑的路基內，漿液以滲流或紊流的方式滲入路基土孔隙，從而提高了路基強度和剛度，填實搭板脫空部分，讓搭板不再松動。壓密注漿形成的土能使路面搭板上抬，使橋頭路面回升，是用濃漿置換和擠密土體的過程。通過注漿形成的水泥柱柱體也可做為半剛性基層的樁基礎，有效地支承路面結構層，起到雙重作用。

　　3、注漿材料的選擇及配比

　　注漿材料的選擇主要從三個方面考慮：一是適應快速修補的需要，應做到當天注漿當天就要開放交通，早期強度要來得快；其次是要滿足壓力注漿設備的需要，操作簡捷，有較好的流動性；三是從經濟指標分析，應具有可推廣價值。注漿材料可利用樹脂膠和早強砂漿，從試驗結果看，幾種材料似乎均可選擇為注漿材料。但樹脂膠成本太高，沒有太大的推廣價值；添加超早強劑的砂漿基本能滿足上述三點考慮，最終我們確定用超早強砂漿進行施工。壓漿材料的選用非常關鍵，原來一般選用水泥漿液加添加劑，但是，存在凝固時間不易控制、和易性不好、體積干縮等弊病。在施工中選用了水泥:水:水玻璃:注漿劑:黃砂=10:5:0.5:0.5:2的高水速凝材料，采用現場攪拌，材料凝結時間可以調控，材料混合后，凝結時間可控制在10-60分鐘，早期強度高，2小時可達到1.5Mpa以上，混合料也可以和周圍土顆粒發生反應，形成強度，混合料凝固過程及凝固以后不收縮。

　　4、現場交通管制

　　在高速公路上進行養護作業，既要能確定自身的施工安全和施工質量，同時也要保證車輛的正常通行，所以交通管制方案十分重要。理論上，早強砂漿終凝時間較長，終凝之前它的抗擾動性較差，要想保證注漿的質量，應當采用借道行駛的交通管制辦法，但這會給施工管理和車輛通行帶來不便。在實際施工中，封閉行車道和超車道，拉長作業警戒長度，盡可能把車輛引向停車道行駛，最大限度地減小行駛車輛對注漿搭板部位的擾動。由于滬寧高速擴建施工正在進行，計重收費和限制三軸以上貨車的通行，為注漿實施提供了條件，擾動性減少，但是也存在著與擴建施工相互干擾，所以在施工組織上要統籌安排。

　　5、壓力注漿的現場實施

　　5.1 可以在橋頭搭板存在跳車病害的路段采用探地雷達車對橋頭搭板做一次數據采集，以便確定脫空部位及程度。也可以利用鉆芯試驗確定脫空規律，從現場鉆芯后測得，靠近臺背部分最大脫空達11cm，往尾部逐漸呈遞減狀態，到了尾部脫空基本在0．5cm以下。其橫向上基本脫空程度基本相同。

　　5.2施工設備的配套

　　a.90KW可移動式發電機組

　　b.鉆芯取樣機

　　c.強制式砂漿拌和機

　　d.砂漿壓漿機

　　e.水車、卡車

　　f.鉆孔機

　　5.3施工步驟

　　a.注漿口和出氣口的設置

　　出氣口原則在搭板的四周邊緣設置，且不宜過多，一般認為5～6個即可；注漿口宜設置在搭板橫向居中位置，縱向上距離臺背1～2米處。注漿口和出氣口的布設需要用鉆孔機鉆孔，操作時間較長，這道工序可以提前安排，如果有條件的話，可以用探測儀確定鋼筋的位置，避開鋼筋從而節約鉆孔的時間。注漿孔間距為1m，采用梅花形布置，單個孔深2m。

　　b.砂漿拌和

　　在注漿前應進行室內配比試驗和現場注漿試驗。嚴格按照配合比將一定數量的水泥、黃砂、早強減水劑加入強制式砂漿拌和機內先行干拌后，再加人一定數量的水，泥漿水灰比可取0.5～1，也可加入1～2％的速凝劑或0.3％的三乙醇氨，拌和時間不少于3分鐘。

　　c.注漿

　　將拌好的砂漿通過壓漿機從密封的固定注漿口壓人砂漿，砂漿在壓力作用下會很快流向各出氣口部位，待某個出氣口溢出砂漿時即行用預先準備好的木塞塞緊出氣口，所有出氣口都溢出砂漿后注漿工作即告完成。壓實注漿應保證封閉泥漿凝固后方可進行，充填微收縮的部分，使搭板和已注漿部分沒有空隙。注漿壓力1～5Mpa。單個注漿結束標準：①注漿壓力逐步升高，達到設計終壓并繼續注漿10min以上。②水泥漿注入量達到設計數量，且結束時的進漿量在20～30L/min以下。注漿路段注漿孔完成后，進行效果檢查和評定，不合格者補充鉆孔注漿。注漿結果評定標準：①對注漿過程中的各種記錄資料綜合分析，注漿壓力和注漿量變化是否合理，是否達到設計要求。②橋臺兩側各取3個注漿孔作為檢查孔。檢查孔應鉆取巖芯，觀察漿液充填情況。施工時可根據實際情況合理調整施工參數。在注漿范圍內，注漿順序應由外往內進行，即先注路基兩側及橋臺遠端的土體，與橋臺臺身一起形成一個封閉圈，再注圈內土體。注漿壓力由小到大依次施加，避免一開始就采用大注漿壓力。最后以橋涵搭板的平面標高和冒漿情況為檢測手段，以保證橋涵與路面的順接和搭板加固的質量。要詳細記錄壓實注漿過程中的冒漿情況，判斷土體的擠密效果。

　　d.路面瀝青砼鋪裝層恢復

　　注漿結束后要及時對鉆孔部位的鋪裝層用瀝青砼進行修補性恢復，以確保行車安全。并用水對路面進行清洗，保持路容路貌。

　　e.幾點需要注意的事項

　　準備要充分，應有施工組織設計及技術措施。材料要事先過篩再運到現場；各種設備的性能保證完好；注漿必須早開工，注漿結束后保證有足夠的時間讓砂漿成型，天黑之前開放交通，把行車擾動減少到最小程度。施工時間選擇在夏季高溫季節，考慮光照時間長，砂漿強度來得快。壓力注漿主要是要能形成壓力，所以注漿口必須密封，這樣砂漿才能充實每一處空隙。注漿前需認真檢查搭板四周有沒有空洞或縫隙，特別是臺帽下的錐坡。而且，由于道路擴建，邊坡和橋臺錐坡已經開挖，要在注漿過程中有專人負責檢查是否存在跑漿及漏漿現象，這類問題必須先行封堵。混合料需要有一定的和易性，以方便施工。嚴格控制配比，以保證注漿的混合料結硬后不能有多余水份。保證混合料有一定的膨脹性。注漿壓力若控制不當，容易產生鼓包破壞原有路面。

　　5.4效果驗證

　　注漿后通過鉆孔取樣，檢查搭板是否已經與砂漿連成一體，無脫空現象，車輛通過時無抖動現象。

　　6、經濟指標分析

　　根據處理每一整座橋梁的機械臺班和材料用量，正常處理每處搭板約需3萬元左右。

　　7、結論和建議

　　用超早強砂漿進行壓力注漿處理橋頭搭板脫空現象，實踐證明此技術是可行的，從成本分析經濟指標看，具有一定的推廣價值。注漿工程應用范圍較廣，還可以用于處理高填方路基沉陷，水泥砼面板底部脫空等工程。相信經過建設者的不斷改進，壓漿技術必將會發展得更加完善。

　　8、參考文獻

　　1、《常州段橋頭搭板沉陷修復工程項目實施計劃書》

　　2、宋汐 《高速公路無損修復技術》 中國公路

　　3、公路施工手冊《橋涵》 人民交通出版社

　　4、劉世強 《壓密注漿法在加固地基中的應用》

　　5、楊寶林 《舊橋加寬加固改造利用技術研究》