注漿法在處治橋頭跳車中的新應(yīng)用
2011-12-31 來源：中國百科網(wǎng)
高等級公路的發(fā)展，為交通運輸開辟了更為廣闊的空間。公路的發(fā)展會帶來一系列隨之而來的疑難病癥，對造成一些巨大損失的“病癥”，公路界從設(shè)計到養(yǎng)護的各個環(huán)節(jié)都會十分重視。而橋頭跳車這種一不會影響交通流量、二不會造成經(jīng)濟損失的公路“常見病”，卻困擾著公路界。本刊就公路橋頭跳車的成因和解決措施推出兩篇文章，以期更好地探討和解決公路橋頭跳車問題。
隨著道路等級的提高，橋梁等構(gòu)造物在公路里程中所占的比例越來越大，因此，如何防治橋頭跳車的現(xiàn)象愈顯重要。
一、橋頭跳車的原因及預(yù)防
橋頭跳車主要是橋臺和路面連接處出現(xiàn)了明顯的高程差，并伴有逐步向路面發(fā)展的裂縫。橋頭跳車的癥結(jié)在于與橋臺相鄰的橋頭引道路基的路面和橋臺頂面在各自沉降后形成的高程差。造成高程差的原因有結(jié)構(gòu)、材料和施工方面的原因：橋頭路基材料以及地基發(fā)生變形和位移，產(chǎn)生永久性沉降；橋頭地基壓實度不足；路面由于破壞滲水，造成搭板下地基軟化，使搭板部分脫空；搭板設(shè)計不合理等。
預(yù)防橋頭跳車可從以下幾方面進行：橋臺形式、搭板厚度的選擇要合理，搭板設(shè)計要保證剛?cè)徇^渡；選擇塑性小、透水性好的臺背填筑材料，從橋臺到正常路段，材料要有漸變段；橋臺蓋梁施工應(yīng)在橋頭填土完成后進行，以便填筑壓實；對于臺前、臺后有不良地質(zhì)的地段，先根據(jù)實際情況進行地基處理，如超載預(yù)壓、灌漿等，直至地基承載力和壓實度達到設(shè)計要求后，再填筑路堤；同時要做好排水設(shè)施，對于原有積水應(yīng)挖溝或用水泵將其排除，對于地下滲水，應(yīng)設(shè)置盲溝引出。
二、注漿法加固橋頭路基的機理
注漿法是通過鉆孔和利用注漿設(shè)備，運用液壓、氣壓或電化學(xué)原理，通過注漿管將漿液分層均勻地注入地層中，漿液以填充、滲透和擠密等方式排出土顆粒間裂隙中的水分和空氣，并占據(jù)土顆粒間的空間，使路基孔隙比減少，強度提高。經(jīng)過一段時間后，漿液將原來松散的土顆?；蛄严赌z結(jié)成一個整體，形成一個結(jié)構(gòu)新、強度大、防水性能高和化學(xué)穩(wěn)定性好的結(jié)合體，從而達到加固路基的目的。
注漿壓力和漿液濃度是保證注漿質(zhì)量的重要因素，對于不同填料和形態(tài)的路基，采用的注漿壓力也不同，注漿壓力的大小主要取決于路基的密實度、強度及初始應(yīng)力。注漿用的單液漿液，以水泥為主體，適當(dāng)配入部分粉煤灰和外加劑；雙液漿液以水泥和水玻璃為主體，適當(dāng)調(diào)配而成，為改善漿液性能，可適當(dāng)加入外加劑。
根據(jù)漿液在土中的流動方式，分為滲透注漿法和劈裂注漿法，前者用于填料為透水性好的路基，如碎石土、砂卵土等，當(dāng)注漿壓力較低時，漿液在中等濃度的情況下以滲流方式滲入路基土的孔隙，這時，注漿量及擴散半徑常用滲流理論求解；當(dāng)壓力逐漸加大，漿液的流動由層流變?yōu)槲闪?，這時，注漿量及擴散半徑常用紊流理論求解。劈裂注漿法用于透水性差的粘土路基，粘土從宏觀上表現(xiàn)為松、軟、承載力低、顆粒細(xì)、塑性流動等特點，在這樣的土質(zhì)中注漿加固，用滲透注漿是不現(xiàn)實的，只能用劈裂注漿，即利用漿液在壓力作用下，似利斧般劈入土層，漿液在劈入過程中，并不與土體混合，而是以二相存在，同時產(chǎn)生充填效應(yīng)、擠壓效應(yīng)、擴散效應(yīng)、骨架效應(yīng)和離子效應(yīng)等，達到注漿加固土層的效果。另外，由于路基沉陷而導(dǎo)致水泥混凝土面板脫空、下陷、斷裂等，可用壓密注漿的方法，將混凝土面板抬到原路面標(biāo)高處，即在路基加固處理完畢后，從鉆孔灌入極濃的漿液，壓密漿液附近土體，形成漿泡，初始注漿壓力基本上沿徑向擴散，隨著漿泡尺寸逐漸增大，便會產(chǎn)生較大的上臺力，將橋頭搭板托起。
注漿法用于路基加固時，可根據(jù)實際情況采用一種或兩種注漿方法，以形成滲透－充填－置換－擠密－復(fù)合防滲補強的地基。
四、用注漿法處理橋頭路基
雖然絕大部分橋頭路基均采用了各種預(yù)防措施來減少橋頭路基的工后沉降，減少橋頭跳車病害的不良影響，但總的來看效果并不理想。已建成的公路，特別是在軟基路段，基本上都存在明顯的橋頭跳車病害，影響行車安全，普遍采取不斷加鋪沉降部分來解決橋頭跳車的病害。注漿法針對已建成公路橋頭路基沉降較大情況，對解決其病害具有較好的效果，是處治已建成公路橋頭跳車病害的有效方法。
廣東某高速公路已運營十余年，經(jīng)過多年大交通流量的運行，多數(shù)橋頭路基下沉嚴(yán)重，造成橋臺搭板脫空，有的甚至造成搭板斷裂，已威脅到行車安全。通過對病害嚴(yán)重的橋頭地基進行鉆探、原位試驗和取樣室內(nèi)化驗，根據(jù)鉆探揭示和有關(guān)試驗數(shù)據(jù)看，橋頭路基填土大部分為亞粘土，部分為砂和砂質(zhì)土，發(fā)生沉降的橋頭路基壓實度均未達到規(guī)范要求，進一步分析表明，搭板下地基沉降由兩部分組成：①路基填土的自重固結(jié)和壓縮變形； ②地基的壓縮變形。
五、對該路橋頭路基處理采用了充填注漿法和袖閥分層劈裂注漿法。
①充填注漿法用于搭板和填土之間空隙的填充，漿液配方為：水灰比＝0. 45～0.5，水泥∶砂∶粉煤灰＝1∶1.5∶0.5，漿液中添加有早強、減水作用的外加劑；注漿機具為砂漿隔膜泵；一塊搭板按2.5m間距設(shè)孔，按先外后內(nèi)的順序進行注漿，這種方法漿液流失量少，漿液固結(jié)后收縮量很小，強度高，而且能使充填后的空隙形成均勻、不易變形的整體，從而提高搭板下的土體承載力，又由于采用了特殊砂漿泵進行填充，具有方便、快捷、移動迅速、工期短的特點。
②袖閥分層劈裂注漿法用于下臥淤泥層的加固處理，對于填土層，雖然密實度達不到要求，但已歷時十余年，填土本身的自重固結(jié)已完成，在受荷不大的情況下，繼續(xù)產(chǎn)生壓縮沉降的可能性不大，所以對路基填土，除非鉆探揭示有明顯的缺陷，否則可以不作加固處理；對于下臥淤泥層，由于歷時十余年，在3～4米以內(nèi)的淤泥層也由于排水固結(jié)，沉降趨于穩(wěn)定，而深厚淤泥層的情況，在以后10年里工后沉降仍然可觀，根據(jù)本工程的實際情況，經(jīng)驗算確定淤泥厚度超過5.0米的情況，應(yīng)考慮對下臥淤泥層進行袖閥分層劈裂注漿法處理，該方法為1994年國家推薦的新工法，采用袖閥管法注漿可實現(xiàn)施工時無返漿、并可定壓、定量、定向灌入施工，灌漿時冒漿和串漿的可能性小，鉆孔和灌漿作業(yè)可以分開，從而提高鉆孔設(shè)備的利用率，縮短工期。
工程完工后，通過標(biāo)貫試驗，鉆孔取樣，室內(nèi)試驗和彎沉測定的試驗數(shù)據(jù)對比分析，各項指標(biāo)均達到了設(shè)計要求，經(jīng)過一段時間的觀測，加固效果良好。由此可見，注漿法成本低，速度快，對環(huán)境影響小，是目前處治已建成公路橋頭跳車較理想的方法之一，注漿法還可廣泛應(yīng)用于處治高填方路基病害、軟土地基加固、地下溶洞填充處理等。
