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(jí)公路的發(fā)展，為交通運(yùn)輸開辟了更為廣闊的空間。公路的發(fā)展會(huì)帶來一系列隨之而來的疑難病癥，對(duì)造成一些巨大損失的“病癥”，公路界從設(shè)計(jì)到養(yǎng)護(hù)的各個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)十分重視。而橋頭跳車這種一不會(huì)影響交通流量、二不會(huì)造成經(jīng)濟(jì)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(jí)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(tái)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(tái)相鄰的橋頭引道路基的路面和橋臺(tái)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(shí)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(jì)不合理等。
預(yù)防橋頭跳車可從以下幾方面進(jìn)行：橋臺(tái)形式、搭板厚度的選擇要合理，搭板設(shè)計(jì)要保證剛?cè)徇^渡；選擇塑性小、透水性好的臺(tái)背填筑材料，從橋臺(tái)到正常路段，材料要有漸變段；橋臺(tái)蓋梁施工應(yīng)在橋頭填土完成后進(jìn)行，以便填筑壓實(shí)；對(duì)于臺(tái)前、臺(tái)后有不良地質(zhì)的地段，先根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行地基處理，如超載預(yù)壓、灌漿等，直至地基承載力和壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，再填筑路堤；同時(shí)要做好排水設(shè)施，對(duì)于原有積水應(yīng)挖溝或用水泵將其排除，對(duì)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(jī)理
注漿法是通過鉆孔和利用注漿設(shè)備，運(yùn)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(qiáng)度提高。經(jīng)過一段時(shí)間后，漿液將原來松散的土顆粒或裂隙膠結(jié)成一個(gè)整體，形成一個(gè)結(jié)構(gòu)新、強(qiáng)度大、防水性能高和化學(xué)穩(wěn)定性好的結(jié)合體，從而達(dá)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(duì)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(shí)度、強(qiáng)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(dòng)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(shí)，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(shí)，注漿量及擴(kuò)散半徑常用滲流理論求解；當(dāng)壓力逐漸加大，漿液的流動(dòng)由層流變?yōu)槲闪?，這時(shí)，注漿量及擴(kuò)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(dòng)等特點(diǎn)，在這樣的土質(zhì)中注漿加固，用滲透注漿是不現(xiàn)實(shí)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(shí)產(chǎn)生充填效應(yīng)、擠壓效應(yīng)、擴(kuò)散效應(yīng)、骨架效應(yīng)和離子效應(yīng)等，達(dá)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(kuò)散，隨著漿泡尺寸逐漸增大，便會(huì)產(chǎn)生較大的上臺(tái)力，將橋頭搭板托起。
注漿法用于路基加固時(shí)，可根據(jù)實(shí)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(bǔ)強(qiáng)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(duì)已建成公路橋頭路基沉降較大情況，對(duì)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(yùn)營十余年，經(jīng)過多年大交通流量的運(yùn)行，多數(shù)橋頭路基下沉嚴(yán)重，造成橋臺(tái)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(duì)病害嚴(yán)重的橋頭地基進(jìn)行鉆探、原位試驗(yàn)和取樣室內(nèi)化驗(yàn)，根據(jù)鉆探揭示和有關(guān)試驗(yàn)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(shí)度均未達(dá)到規(guī)范要求，進(jìn)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(duì)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(qiáng)、減水作用的外加劑；注漿機(jī)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(jìn)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(qiáng)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(jìn)行填充，具有方便、快捷、移動(dòng)迅速、工期短的特點(diǎn)。
②袖閥分層劈裂注漿法用于下臥淤泥層的加固處理，對(duì)于填土層，雖然密實(shí)度達(dá)不到要求，但已歷時(shí)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(duì)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(duì)于下臥淤泥層，由于歷時(shí)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(shí)際情況，經(jīng)驗(yàn)算確定淤泥厚度超過5.0米的情況，應(yīng)考慮對(duì)下臥淤泥層進(jìn)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(shí)現(xiàn)施工時(shí)無返漿、并可定壓、定量、定向灌入施工，灌漿時(shí)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(yàn)，鉆孔取樣，室內(nèi)試驗(yàn)和彎沉測(cè)定的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過一段時(shí)間的觀測(cè)，加固效果良好。由此可見，注漿法成本低，速度快，對(duì)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。
