灌浆法在公路桥梁隧道施工中的应用分析

肖新春

(江西省宏发路桥建筑工程有限公司,江西南昌 330096)

随着我国交通运输事业飞快发展,在公路桥梁隧道施工中,不断引进新技术、新工艺和新材料,在提升公路桥梁隧道施工质量的同时,也令工程项目更加复杂化。公路桥梁隧道相较于其他建设工程施工难度更大、外观要求更高,同时受到外部环境影响也更大。因此,为了保证公路桥梁隧道施工质量,应用公路桥梁隧道灌浆法能够有效提升工程结构的强度和稳定性,消除工程潜在质量、安全隐患,在保障工程使用寿命的同时,为路面行车安全、舒适提供坚实可靠的保障。因此,持续深化公路桥梁隧道中灌浆法应用,有助于推动工艺方法创新发展,助力公路桥梁隧道高水平建设和发展。

1.1 灌浆法的特点

在公路桥梁隧道施工中,新技术应用能够显著提升施工效率、质量。灌浆法作为一项前沿技术工艺,合理化应用能够有效修补桥梁结构裂缝,减少外部气候环境所带来的干扰和影响。灌浆法属于加固技术范畴,通过电气化、气压和液压等原理,有效修补裂缝,提升结构的强度和稳定性。在具体施工中,将配比合适的材料灌入裂缝,形成基础层,起到保护作用,对增强建筑物的整体性能具有积极作用[1]。

就灌浆法的优势特点来看,表现在以下几点:其一,堵漏孔洞,截堵流水,避免渗漏。其二,防渗性能强,在减少渗透量的同时,增强工程结构的抗渗性能。其三,加固结构,增强裂缝岩土力学性能,有助于加快裂缝修复速度,提升裂缝修补质量。其四,有效纠正裂缝诱发的建筑物偏斜问题,改善建筑物不均匀沉降、偏移问题,保障工程安全、稳定。

1.2 灌浆法的类型

灌浆法的类型多样,具体包括:其一,压密法。借助高压喷射机,将按照一定配比配置完成的浆液喷射到岩石缝隙中,浆液凝固后同岩体紧密连接,形成牢固整体,在隧道工程中应用效果显著。其二,渗透法。在压力作用下,促使浆液渗透到深层地层中,通常是应用在渗透性高的地层中,实现地基隧道加固处理。其三,电化学法。电渗和结构体形成完整的电路结构,不仅能够提升施工质量,还可以有效控制浆液走向。其四,直接填充浆液到裂隙中,适合局部修复,操作简单、效果理想。修补浆液材料主要包括水玻璃、水泥等[2]。

公路桥梁隧道施工难度较大,普遍存在砌浆脱落问题,而砌浆具有加固工程结构、增强墙面稳定性的作用。工程出现砌浆脱落问题,将会影响工程结构的稳定性和安全性。砌石松动问题在公路桥梁隧道施工中较为常见,是随着工程裂缝问题衍生而来,多表现为公路桥梁隧道表面砌石脱落、松动,大大降低工程结构的整体承载力,情况严重时会诱发工程坍塌事故。另外,墩台裂缝问题,多是在跨越式公路桥梁隧道工程中出现,存在于隧道内部柱体支撑中,裂缝大小、类型不一,即便是微小的裂缝,同样会影响工程整体的使用性能和使用寿命,威胁路面行车安全[3]。隧道裂缝如图1 所示。

图1 隧道裂缝

在公路桥梁隧道施工中,裂缝问题产生的原因多样,尤其受到外部环境的影响。究其根本,施工人员操作不规范,未能严格遵循制度和标准施工,工程内部结构不稳定,可能导致表面出现裂缝。在混凝土浇筑环节,操作不当或材料配比不合理,可能出现收缩裂缝、温度裂缝,威胁结构承载力;
混凝土原材料质量不符合标准,材料含泥量大,降低混凝土的强度和密实度,诱发裂缝问题,进而导致工程出现不均匀沉降问题。

3.1 灌浆法标准

灌浆法在公路桥梁隧道施工中应用,应遵循相应标准规范化施工,具体标准有质量和强度控制标准。强度控制标准是指工程灌浆活动结束后,挖填土承载力不小于130kPa,淤泥承载力与复合地基承载力分别不小于80kPa、130kPa。质量控制标准是指依据公路桥梁隧道施工标准综合评估衡量。如果缺少统一标准,依据具体裂缝程度、数量等指标,全方位考量,便于最大程度地提升灌浆施工质量。

3.2 施工段选择

基于灌浆法进行公路桥梁隧道施工,施工段选择至关重要,直接影响施工顺利进行和总体施工质量。在施工段选择时,要多方考量基础不均匀沉降、裂缝数量和类型等因素,确定合适的施工段[4]。

3.3 浆液配比设计

在通常情况下,浆液配比是否合理,很大程度上决定了工程总体质量。灌浆材料包括粉煤灰、水泥和添加剂等。在具体施工中,则应该综合考量裂缝类型、严重程度合理配置浆液。对于水泥材料的选择,以硅酸盐水泥材料为主,尽可能减少水泥水化热程度,降低工程裂缝出现概率。

3.4 灌浆施工操作

在具体灌浆施工操作环节,要充分考量灌浆压力、灌浆量和灌浆深度等因素,规范化灌浆施工。为了保证灌浆饱和,应优先确保地基灌浆饱满,确定合适的灌浆量。在通常情况下,根据标准控制灌浆压力在0.3~0.5MPa 范围,但情况特殊,则要因地制宜,动态调整和优化[5]。根据灌浆结束标准,在确定合理的灌浆压力基础上,调整灌浆量,孔段吸浆量未达到0.6L/min,灌注时间保持0.5h 左右即可结束灌浆活动。

以某工程为例,工程全长1350m,隧道土层以新黄土为主,部分为泥岩强风化层以及第四系孔隙水,结构松动、不牢固,受到黄土层孔隙水以及强降雨等因素干扰影响,发生渗漏水的概率较高。对于公路桥梁隧道部分,如果二衬结构发生渗漏水问题,将直接影响隧道内部设备的运转情况以及外观质量。因此,结合公路桥梁隧道工程项目的特性,采用灌浆法进行施工。

4.1 前期准备

结合该工程特性,采用填充、渗透和压密类型的灌浆法。填充型灌浆法,针对性处理工程结构裂缝,增强结构的整体强度;
渗透型灌浆法则是在渗透作用下,输送浆液到指定位置,形成较为稳定、可靠的平面层,有效提升结构的整体强度;
压密型灌浆法,是基于高压注射浆液方式,输送到裂缝前,加快结构和浆液凝固,裂缝修补效果较为理想。在浆液配比环节,水泥、粉煤球是主要材料,依据配比要求选择质量合乎要求的水泥、粉煤灰材料,分析可能出现的裂缝问题,调整材料配比,确保浆液灌入裂缝,具有修补、加固作用[6]。

灌浆前,要组织相关人员实地勘察,了解现场环境情况,包括地质条件、水文条件和气候条件,以及相应的裂缝情况。在获取全面的工程项目信息的基础上,编制科学合理的施工方案,促使具体施工活动规范有序进行。组织施工人员岗前培训,提升施工人员的专业能力、职业素养,熟练掌握灌浆操作知识、技术,明确职责分工,依据标准流程灌浆作业。最后,仔细检查工程材料、机械设备,满足性能要求,才能投入使用。

4.2 技术操作流程

4.2.1 打孔工作

在公路桥梁隧道灌浆作业中,打孔是一个基础环节,采用半径40mm 钻头,钻头和孔面保持垂直状态。在钻孔过程中,如果遇到粉状土壤,可以设置导管,同时做好导管壁防护,避免浆液孔堵塞,影响整体施工质量,为后续施工活动奠定基础[7]。在这个过程中,选择直径管塞封堵工程锚垫板的灌浆孔,并且在锚垫板与模板之间设置橡胶,使用塑料布包裹喇叭口和波纹管连接区域,保证连接牢固,降低渗漏水问题的概率。如果钻孔时发现孔洞直径过大,则要做好密封处理,波纹管穿透锚垫板,提升灌浆施工质量。另外,应该保证锚垫板压浆孔朝上规范安装,有效避免孔洞堵塞,压浆孔灌浆顺畅。

4.2.2 灌浆管道安装

在具体安装环节,需要施工人员充分掌握灌浆法操作要点,规范作业,修补裂缝的同时,提升地基结构的稳定性,最大程度地消除质量隐患。如果灌浆管道安装不规范,将会降低灌浆施工质量,影响灌浆法的应用效果。对此,在具体施工中,要充分考量施工环境特性、技术要求。钻孔后,质量检查合格,进行灌浆管道安装,并对管道使用橡胶防护处理,能够最大程度地降低管道外壁损伤的可能性。灌浆管道在安装期间破损,会导致浆液渗漏,浪费宝贵的材料资源,为工程埋下质量隐患。所以,在灌浆管道安装中,对于橡胶保护层的设置至关重要,可以有效避免泥沙混入或是管道渗漏,保护灌浆管道不受损。灌浆管道铺设后,及时修补连接区域的裂缝,增强管道的整体质量[8]。

4.2.3 浆液搅拌

在灌浆管道安装后,按照同一个方向均匀搅拌浆液,避免材料长时间静置凝固。在这个过程中,应该实时把控浆液的质量,在发现质量问题时,剖析具体原因所在,进行针对性处置,最大程度地提升浆液的搅拌质量[9]。

4.2.4 压浆施工

在公路桥梁隧道压浆施工环节,通常是选择真空压浆技术。凭借此项技术的优势,能够更好地满足后张预应力混凝土相关结构的施工需要,将其中超过90%的空气抽离出来,减少浆液的气泡含量,避免出现有害水分,在加快施工速度的同时,保障压浆的施工质量。在灌浆全过程,要保持均匀、稳定、连续,张拉施工后及时切断外漏的钢绞线,然后使用保护罩封锚,清理灌浆孔道,为顺畅灌浆提供支持。

预留孔道和两侧区域同样要密封处置,保证环境真空度为-0.1MPa 左右,然后启动灌浆泵设备和阀门,正式灌浆作业。浆液在流经空气过滤器设备时,关闭真空泵、抽气阀门,启动排气阀门,根据管道中的浆液黏稠度情况控制排气阀门启闭。在持续灌浆3min 后,保证管道内有一定的压力,关闭灌浆阀门。为了保证操作质量,应选择高强度橡胶管材料,控制其抗压性能不小于1MPa,锚头密封一段时间后,方可继续灌浆,而且要控制好灌浆偏差不超过2%。浆液配置0.5h 后完成工作,避免时间过长影响浆液质量。为了避免修补后期再次出现裂缝,优先选择硅酸盐水泥材料,强度不小于P·O42.5,减少水泥水化热程度,增强工程强度,泌水率不超过3%,在24h 内可以完全吸收[10]。在浆液中加入适量的膨胀剂,收缩率不超过2%,自由膨胀率不超过0.06%,水灰比不超过0.4,加入减水剂后,水灰比大概是0.35。在真空压浆中,结合后张法预应力混凝土具体施工情况,做好灌浆施工全过程的质量控制,消除气泡,为最终灌浆质量提供坚实保障。充分搅拌后的浆液流动度大概12~18s,水灰比0.3~0.4,7d 强度达到40MPa 以上。

对灌浆锚头区域密封处理,24h 后方可灌浆,而且在灌浆全过程要保证灌浆管牢固、稳定,避免出现缝隙漏浆。在浆液流动性尚未出现显著下降的30~45min 内,灌浆效果最佳,保证灌浆全过程连续进行。换管道时,持续灌浆,保证浆液的流动性,保障最终的灌浆质量。在封端环节,压浆后清理干净梁端水泥浆,并且要清理干净锚具、支撑垫板、断面杂质,混凝土凿毛,选择合适的位置设置钢筋网,增强模板的牢固性[11]。

4.2.5 安装预应力钢绞线

使用高压泵将管道内的杂质充分清洗干净,然后方可进行钢绞线穿束作业。对于进入现场的钢绞线要仔细检查质量,如果有锈迹或污染物,及时清理干净,对于有裂纹的钢绞线,禁止使用。现场钢绞线取样,进行物理力学试验,不符合标准则继续选择样本试验分析,如果仍然不符合要求,则整批钢绞线禁止投入使用。下料时,采用切割机切割处理,并使用黑色胶布包裹穿束位置,如果穿束距离较短,可以采用人工穿束。另外,灌浆后强度符合要求后,方可进行穿束。需要注意的是,在实际灌浆过程中,要持续搅拌,保证浆液的流动性。在灌浆期间,严格监测灌浆设备的实际运行情况,一旦出现问题及时组织技术人员处置。灌浆后,待质量符合要求后进行封堵,质量检验符合要求后,方可进行后续工作。

综上所述,在公路桥梁隧道施工中合理运用灌浆法,按照施工标准和流程,有效提升施工效率和质量,对工程裂缝有效修补完善,在增强结构强度的同时,提升工程的使用性能和使用寿命,对于推动公路桥梁隧道施工高水平发展具有深远的意义。

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