高速公路桥梁施工中注浆技术探讨

高速公路桥梁基于运营的整体性、舒适性和耐久性的考虑, 经常被设计为预应力连续结构。因此为了满足这种结构的需求, 注浆技术作为一种新型有效的方法在高速公路桥梁施工领域得到广泛应用, 注浆理论和注浆技术的研究也得到迅速发展, 新型注浆材料、注浆方法、注浆施工工艺及注浆设备层出不穷。

1 国内外注浆技术的发展史概述

注浆技术己有近年的发展历史, 其发明者是法国土木工程师查理斯·贝里格尼。十九世纪初, 他采用注浆技术修复被水流侵蚀了的挡潮闸的砾砂土地基, 这是在基础工程历史上第一次应用注浆技术。注浆技术有系统的改进始于美国科罗拉多河上的胡佛坝基的帷幕注浆, 为了补救因开挖基坑引起的裂缝, 进行了加固注浆。根据胡佛坝基的注浆工程实践, 首次制定了注浆工程设计和施工规范。19 68年, 日本首创高压旋喷技术单管法, 先后用于地基加固和防水工程。之后, 意大利、德国和前苏联等国陆续引进该项技术, 在工法的基础上, 逐步发展了二管和三管, 提升过程又有旋、定、摆三种喷射方式。日本在三重管高压喷射注浆法的基础上又开发了一种高压喷射技术, 使注浆结石体由散体发展为结构体, 即渗透注浆 (低压、土体不变形、土颗粒间孔隙被浆液充填) —压密注浆 (中压、土体变形、浆液形成柱状固结体) —高压喷射注浆, 从而使注浆技术上升到高度的统一性。我国对注浆技术的研究和应用起步较晚, 但发展较快, 目前注浆技术在众多工程中的应用取得了明显的经济效益和社会效益, 某些方面己达到世界先进水平, 但在施工工艺和电子技术的应用方面还比较落后。

2 注浆技术与高速公路桥梁施工的有机结合

注浆技术在水电、建筑行业是比较成熟的, 并已形成相应的技术规范, 相较而言, 注浆工艺在高速公路桥梁施工的加固处理仍属于新工艺、新方法。由于不同地段地质条件的不同, 注浆方法、注浆工艺、注浆材料、注浆设备及监测、检测方法众多, 常规采用的注浆方法为纯静压注浆, 针对具体的工程概况, 所选择的注浆方法究竟能否达到防冲刷的预期目的, 还有待进行研究完善。施工工艺和技术参数的合理选用是决定注浆质量好坏的重要因素, 为保证该工艺的顺利实施, 在注浆前有必要先进行试验研究, 以此确定注浆施工工艺和技术参数, 指导大面积注浆施工, 保证工程质量。

3 高速公路桥梁施工中注浆技术的分类研究

注浆技术按照常规的分类可分为静压注浆和高压喷射注浆两大类。按照地质条件, 注浆压力、浆液对土体的作用机理浆液的运动形式和替代方式, 注浆技术可以分为渗透注浆、压密注浆、劈裂注浆和喷射注浆四类。注浆试验表明, 浆液往往是以几种方式联合作用于土体, 上述注浆方式的分类, 是根据注浆过程中浆液以某种方式为主作用于土体来进行的。在这里我们重点研究在施工过程中最常见的渗透注浆与压密注浆。

3.1 渗透注浆

渗透注浆是指在不破坏地层土颗粒排列的条件下, 浆液充填于土颗粒孔隙中, 将土颗粒胶结成整体。渗透注浆主要有球形扩散理论、柱形扩散理论等。球形扩散理论适用于浆液为牛顿流体, 被注介质为均质各向同性的无勃性土, 并且是在点源注浆的情况下。实际注浆时, 浆液并非全是牛顿流体, 被注介质也并非是均质土。因此球形扩散理论有它的局限性。柱形扩散理论是以注浆管的一部分注浆作为研究出发点, 浆液呈柱状扩散。由于柱形扩散理论与球形扩散理论有相类似的假设, 所以存在着类似的局限性。对于塑性流体, 其渗透系数有效勃度都是扩散半径的函数, 因此上述理论经修正后方可应用于塑性流体。但是该理论的局限性在于没有考虑地下水运动的影响, 对高勃度浆液误差较大, 并且没有考虑浆液勃时变性的影响。

3.2 压密注浆

压密注浆即是挤压注浆, 它是用极稠的浆液, 通过钻孔挤向土体, 在注浆处形成球形浆泡, 靠浆液的扩散挤压周围土体, 浆液不向土体渗透, 只对土体产生挤压作用, 使土体密实, 因而土体不发生水力劈裂, 这就是压密注浆与劈裂注浆的根本区别。压密注浆被广泛用于建筑物的抬升、固结地基土等方面, 它不适用于透水性差、含水量大的软勃土而劈裂注浆主要用于土体加固和软弱地基的防渗处理。

4 高速公路桥梁施工注浆浆液材料的选择

注浆浆液材料分普通注浆浆液材料和化学注浆浆液材料两类。浆液的性质取决于组成成分及温度、时间和渗透速度等。根据注浆的目的、土质条件、工程性质、施工技术及造价高低等因素来选择适宜的浆材及合适的浆液配比。目前, 在高速公路桥梁施工采用较稠浆液和使用增塑剂、高效减水剂已成为一种发展趋势。

5 重视高速公路桥梁施工中的注浆监控

注浆施工属于隐蔽工程, 因此, 质量控制主要靠施工过程的监控。传统的控制方式主要有流量控制法、压力控制法等。实际上, 流量和压力都是随时间而波动的, 单纯靠一个指标, 即总注浆量或注浆终压来控制注浆过程都是不科学的。随着科学技术的进步, 电子仪器及相应的技术已在注浆工程中广泛采用。日、英、法、美等国的注浆施工监控都己达到半自动或自动化程度, 任一注浆阶段的注浆压力、流量浆液成分及所注浆液的发展情况都可以及时获得, 可用来指导注浆全过程, 并具有统计分析及说明注浆结果所需的全部资料, 并且己积累了大量的实测资料, 但如何用这些成果解释和指导施工, 目前还缺乏有说服力的论证。

6 高速公路桥梁施工中注浆工艺要点解析

高速公路桥梁施工中注浆工艺和目的简单地说是把不同的浆液材料通过注浆输送到各种复杂地层中, 起着充填、固结、补强、压密、挤压、膨胀、胶结等作用。工艺要点可概括为以下两点。

6.1 钻孔放样工艺要点解析

注浆孔放样可采用皮尺或钢卷尺, 钻孔应逐排编号, 要求实际孔位与设计孔位偏差不大于5cm。每个工点钻孔放样应一次放完。放样应特别注意, 路面以下的设施, 避开横向排水管、原有锚杆、锚索, 并距涵洞、通道、桥台、挡墙有一定的安全距离。

6.2 成孔工艺要点解析

素混凝土垫层、桥面结构层以及填筑体宜采用潜孔锤钻进, 终孔孔径为91mm, 严禁采用冲洗液水钻。注浆孔均为铅垂直孔, 偏差率应小于0.3%, 孔深应不小于设计要求。所有注浆孔均可一次钻孔注浆, 如果发现注浆过程中桥面变形严重, 可以考虑改为分两段注浆, 先低压力注浆顶部2.5m, 然后再重新钻孔进行孔的下部注浆。

摘要：近年来, 伴随着我国经济的蓬勃发展, 我国基础设施建设速度也得以迅速攀升, 多条高速公路的竣工, 这使我国的交通状况有很大的改善。而在高速公路的建设过程中, 难度最大的高速公路桥梁施工一直都是我们探索的焦点问题, 本文就高速公路桥梁施工中注浆技术的应用相关的问题进行了论述。

关键词：高速公路桥梁,施工技术,注浆技术,技术创新