桥涵台背回填钻孔注浆处理施工工法

桥涵台背回填钻孔注浆处理施工工法山西远方路桥（集团）公司郭涛摘要：从桥头跳车产生的原因方面进行了论述，介绍了桥梁台背的加固思想和加固机理，阐述了台背加固的技术要求及施工方法，加固处理后压实度和承载力得到了较大提高，加固效果良好。关键词：桥涵台背钻孔注浆施工工法一、前言桥头跳车问题一直是高等级公路中常见的病害，它直接影响行车速度，也影响了行车的舒适与安全。桥头跳车的问题涉及到路堤沉降、台背回填、桥台类型、接缝、桥头搭板、路面以及施工方法等众多因素。桥头跳车的直接原因是刚性结构物桥台与路堤直接处在行车荷载的反复作用产生较大的沉降变形差异，这种情况在高填土段桥头显得尤为突出。因此，如何解决高等级公路桥头跳车，控制高填方段桥头的沉降变形，保证公路交通安全和高速运营，二、桥头跳车的原因桥头跳车产生的原因是路堤与桥台衔接处结构的沉降差。影响桥头差异沉降的因素很多，既有台后填料的内在因素，也有工程质量、设计不周、施工管理不善等人为因素。1.台后填料的内在因素引起桥头跳车台背填料一般为砂砾与土，属于三相体，存在空隙，施工中的任何措施也不能将填料颗粒间的空隙完全消除，在材料自重及车辆荷载的作用下，孔隙率逐渐降低，台背填料在一定期限内产生压缩沉降。工程实践表明，压缩沉降主要决定于填料性质、施工条件及台前、台背防护工程的设置情况。一般透水性好的土及级配较好的砂砾材料，其压缩沉降小；施工符合工序、压实符合要求、压缩变形小，台前、台背设置有挡土墙、护面墙等防护构造物时，其压缩沉降也较小。2.工程质量及施工管理不完善引起的桥头跳车2.1压实度达不到设计要求对于软弱地基上的桥梁、涵洞等构造物，在设计中一般要求先填筑路基，然后再开挖修建构造物，其目的是为了减少路基的工后沉降，但在实施过程中，往往由于受工期的限制，更多的则是先修桥梁、涵洞等构造物，再进行台背填筑，这样势必造成路堤的沉降量大，桥涵沉降量小；同时在填筑路堤时，在接近台背的地方由于受作业面局限，又不能使构造物受损，大型机械无法碾压，这样客观上造成了桥涵台背填筑质量达不到设计要求，必然出现较大的工后沉降差异，从而导致桥头跳车。2.2桥头路堤基底处理不彻底，路基沉陷的影响桥涵通常位于沟壑地段，地下水位较高，且多数软土。由于软土一般都具有天然含水量高、孔隙比大、压缩性强和抗剪强度低等特点，在软土上填筑路基极易产生沉降（包括瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降）。同时，桥头路基填筑高度较其它地段大，在车辆荷载及高填路基产生的应力影响下，产生基底应力相对较大，更易引起地基沉降，特别是工后沉降较大。2.3桥梁通常作为控制性工程优先施工，路基工程一般是桥梁建成后施工，路桥过渡段集中填筑，几乎没有静置沉降和趋于稳定的时间，导致运行后的初期沉降变形较大2.4桥头排水集中，造成排水不畅及填土流失施工时对桥梁与路面接缝的处理没有引起足够的重视，结果通车后接缝损坏，加之桥梁段纵坡较大，以利于排水，雨水会沿着缝隙渗透，渗水对桥台一般不会产生破坏作用，但对台背填料易产生侵蚀和软化，特别对填方体压实不够，易产生侵蚀和软化，降低台背整体强度，导致填方体变形。在外部车辆荷载冲击作用下，必然会造成桥头路基沉陷。三、台背处置桥头刚柔过度段的设计和施工一直是我们研究的重点和方向，近年来随着我国桥梁施工经验的不断积累和国内高速公路的不断修建，我们在桥梁桥头刚柔过度段的设计和施工已有了一套比较成熟的施工方案和设计方案，桥头跳车的通病也已达到了有效的控制。我公司在山西省大同至右卫高速公路桥梁台背回填处理时就应用了钻孔灌浆的施工方案，在工程实践中掌握了其施工技术，对之进行总结形成了本工法。四、工法特点1.施工机械比较简单。一般采用XY—Ⅰ型百米钻机冲钻成孔，砂浆搅拌机拌制砂浆，SYB50/50型压浆机进行注浆成型。2.操作简单，劳动强度低，施工安全。3.施工速度快，见效快。4.施工工序安排较灵活。桥台若必须提前施工搭板时，可以按照钻孔要求预留注浆孔，并保证注浆孔垂直度小于1%。五、适用范围适用于台背填料为砂砾、土质填料的路堤加固处理。六、施工工艺1.布孔：在桥梁搭板范围内，第一排注浆孔距台背０.５m，最外一排注浆孔距搭板外缘０.５m，在中央分隔带一侧注浆孔距分割带1.0m；沿线路纵向每排注浆孔的间距为1.5m，横向孔距：在行车道、超车道一侧孔距为1.2m，硬路肩一侧孔距为1.5m；若构造物为斜交，应视实际情况适当增加注浆孔。2.孔深：每排孔深为台背回填厚度（路床顶面至原地面）。3.压浆技术要求：注浆施工设备采用SYB50/50液压机注浆或HB—80型注浆机注浆，泵压控制在0.2—0.5m之间，流量为20—50L/min，水灰比为0.5—0.6，采用32.5级普通硅酸盐水泥，不掺外加剂，为水泥净浆。4.施工技术要求4.1注浆孔必须采用干钻成孔，除非钻遇路基结构层或大块石头等障碍物确实无法钻进时，才可以加少量水湿润，平常严禁清水钻孔，成孔后为防止雨水灌入，必须采用有效方法封孔或及时进行压浆；孔径需确保注浆管的放置。4.2灌浆时必须一次性将灌浆管放置到设计深度，从下而上进行注浆，砂性土注浆压力达到0.2mpa，粘性土注浆压力达到0.5mpa，方可终止注浆。4.3冒浆处理：在注浆过程中，水泥浆液沿土体孔隙往上串流冒出地面，称为地表冒浆。地表冒浆处理时必须耐心细致，有时可能要多次反复处理;一般是在冒浆处用碎棉絮、麻絮或速凝水泥封堵，若封堵无效，则可采用降压、改变水灰比或孔隙灌浓水泥浆等办法进行处理。4.4串浆：在注浆过程中，水泥浆液从注浆孔内流出的现象叫串浆。发生串浆的原因是在地层中孔隙、裂缝较多，压力较高时，相互串连造成串浆通路。处理的办法有：4.4.1适当延长相邻孔之间的注浆间隔时间；4.4.2串浆孔和注浆孔同时进行压浆；4.4.3封堵串浆孔。七、注浆加固台背原理注浆法通过钻孔和利用注浆设备，运用液压原理，通过注浆管将浆液分层均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式排出土颗粒间裂隙中的水分和空气，并占据土颗粒间的空间，使路基孔隙比减少，强度提高。经过一段时间后，浆液将原来松散的土颗粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学稳定性好的结合体，从而达到加固路基的目的。注浆的机理主要有渗入性注浆、劈裂注浆和压密注浆三种。注浆法加固台背填土是以渗入性注浆为主，利用注浆设备将配制好的水泥浆液，通过注浆管注入台背填料，浆液在压力作用下渗入填土的孔隙中，与土体的土粒骨架产生固化反应，使台背填土的密实度进一步提高，减少填土与桥台之间的刚度差，消除因台背填土的沉降而产生桥头跳车的现象。注浆压力和浆液浓度是保证注浆质量的重要因素，对于不同填料和形态的路基，采用的注浆压力也不同，注浆压力的大小主要取决于路基的密实度、强度及初始应力。注浆用的浆液，以水泥为主体，根据工程需要适当配入一定量的粉煤灰和附加剂（速凝剂、早强剂、悬溶剂等）八、工程实例我公司承建的山西省大同至右卫段高速公路杨树湾大桥桥、南梁沟大桥和五旗大桥台背处理就采用了注浆处理方案。三座桥台背高均在10m—13m之间，台后填土设计用渗水性土回填，但在实际施工过程中由于施工机械和填料以及工期等多方面的原因，在后期用重型动力触探仪进行台背检测时，发现台背填料回弹模量均在26—34Kpaa之间；经为期40天的注浆处理后，再经山西省交通科学研究院大呼中心试验室检测，三个台背回填实测回弹模量最小值E都大于设计回弹模量E（35Kpaa）。参考文献：人民交通出版社，《路基施工技术规范》何书武，桥梁台背注浆法加固处理技术，《山西建筑》2006年12月第24期291-292页。作者简介：郭涛，男，1970年12月2日出生，助理工程师职称，工作单位-山西远方路桥集团公司，单位地址：邮编：037006联系电话：[phone]通讯地址：山西省大同市运新街3号。