壓力注漿法處治橋頭跳車的設計綜述

1、<p>　　壓力注漿法處治橋頭跳車的設計綜述</p><p>　　摘要：橋頭跳車現象是公路運營中的常見病害，為了有效的防治橋頭跳車，可從考慮改善路基性能方面加以實現。本文通過以撫順市豎碑大橋橋頭過渡段的壓力注漿為實例，詳細介紹壓力注漿技術的設計方案，工程處治效果顯著，希望為廣大工程技術人員提供一份參考。 </p><p><b>　　1、引言 </b><

2、;/p><p>　　導致橋頭跳車的根本原因是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。加固處理臺背填筑前的地基目前國內已有不少處理方法，如排水固結法、換土法、振動碎石樁法等，都是行之有效的方法。壓力注漿法是利用注漿設備，運用液壓、氣壓將配制好的水泥（或水泥與其他材料混合物）漿液，通過注漿管注入填料中，漿液在壓力作用下滲入填料空隙中，與土粒骨架產生固化反應，土的密實度進一步提高，減少臺背填土與橋

3、臺的剛度差，進而減小兩者間的不均勻沉降。 </p><p><b>　　2、工程概況 </b></p><p>　　豎碑大橋竣工于2003年10月，由于建設時臺背填料碾壓不到位，加之受到2005年特大洪水的浸泡，臺背填筑砂礫結構損壞嚴重，造成填筑體與橋臺之間出現了較大沉降差。特別是16號臺處，路橋過渡段經過兩次加鋪瀝青層維修后不久，在橋頭接觸處又出現了差異沉降，并產生

4、二次跳車，說明沉降還在繼續(xù)。經過現場勘測，橋頭路堤填料為砂礫，回填范圍在6m左右，地基土質良好。初步分析，引起橋頭路堤沉降的主要原因是臺背路堤填料在汽車荷載和雨水浸泡作用下，砂礫原有擠密結構發(fā)生破壞，強度降低，路堤產生較大壓縮變形；同時，錐坡穩(wěn)定性降低引起路堤整體縱向滑移，加速了差異沉降的產生。處治思路是，采用靜壓注漿的方法，將水泥漿液注入到松散的填料中，在橋臺附近路堤土體里形成連續(xù)墻，提高路堤承載能力，減少壓縮變形。 </p&g

5、t;<p>　　3、注漿材料選擇及配合比設計 </p><p>　　本工程采用水泥漿液作為注漿材料，水泥漿是以水泥為主加水配制成的漿液，根據工程需要加入一定的附加劑（速凝劑、早強劑等）改變漿液性能。所用水泥主要為硅酸鹽水泥和礦渣水泥，其漿液結石強度高、抗?jié)B性能好，制作工藝簡單。水泥漿的水灰比一般為0.5～2.0，常用的水灰比是1：1。橋頭跳車病害處治作為常規(guī)的公路維修項目，應盡量快速開放交通，減少對

6、公路運營的影響，所以水泥漿液中需加入速凝劑等外加劑，改善其早期使用性能。為了獲得符合速凝、早強及施工和易性要求的材料配合比，本文選擇減水劑和速凝劑（LA-11型混凝土速凝劑）兩種外加劑，進行室內試驗研究，分別對不同外加劑摻量、水灰比、養(yǎng)生天數下水泥漿的立方體抗壓強度和等效水泥穩(wěn)定砂礫的無側限抗壓強度進行了試驗分析。 </p><p>　　4、壓力注漿參數的確定 </p><p>　?。?）

7、 漿液擴散半徑的確定 </p><p>　　漿液擴散半徑（r）是一個重要參數，一般可用理論公式進行估算，如楊秀竹等提出在砂土中進行滲透注漿時有效擴散半徑計算公式[2]。但如果地質條件復雜或計算參數難以準確獲得時，就應通過現場注漿試驗來確定[3]。注漿施工時，可通過對注漿壓力、注漿膠凝時間、注漿量、漿液濃度等參數進行控制調。本文注漿對象為粒徑較大的砂礫材料，滲透系數大，故根據擴散半徑經驗值為0.8～1m，本設計取大

8、值r=1.0m。 </p><p><b>　?。?） 孔位布置 </b></p><p>　　注漿孔的布置是根據漿液的注漿有效范圍，且應相互重疊，是被加固土體在平面和深度范圍內連成一個整體的原則決定的。設計中需要計算的參數有：灌漿孔距L、最優(yōu)排距Rm和最大灌漿有效厚度Bm。 </p><p>　　本文以豎碑大橋為例，介紹孔位布置計算方法。如圖

9、1所示，L為灌漿孔距，r為漿液擴散半徑，b為單排孔灌漿體的厚度。則灌漿孔距L、最優(yōu)排距Rm和最大灌漿有效厚度Bm厚的理論計算公式如下： </p><p><b>　　（1） </b></p><p><b>　?。?） </b></p><p><b>　?。?） </b></p>&l

10、t;p>　　其中，r為擴散半徑，b為灌漿體的厚度，N為布置注漿孔排數。 </p><p>　　為施工方便起見，可先按經驗確定孔距L（r<L<2r），再計算灌漿體厚度b。本設計取孔距L=1.5m，計算得b=1.32m。 </p><p>　　布置三排注漿孔，最優(yōu)排距和最大灌漿有效厚度分別按下列理論公式計算： </p><p>　　=1.66m；=4.

11、64m </p><p><b>　　圖1孔位布置圖 </b></p><p>　?。?） 注漿壓力的確定 </p><p>　　注漿壓力Pe注漿是指不會使地表產生變化和鄰近結構物受到影響前提下可能采用的最大壓力。注漿壓力值與地層土的密度、強度和初始應力、鉆孔深度、位置及灌漿次序等因素有關，宜采用現場注漿試驗來確定。也可以用理論公式或經驗值確定

12、容許注漿壓力值，如砂土中的經驗值為0.2～0.5MPa。砂礫地基容許注漿壓力經驗公式[4]為： </p><p><b>　?。?） </b></p><p>　　式中，Pe―容許注漿壓力（×105Pa） </p><p>　　T―地基覆蓋厚度（m） </p><p>　　C―與注漿期次有關的系數，第一期孔c=

13、1.0，第二期孔c=1.25，第三期孔c=1.5 </p><p>　　K―與注漿方式有關的系數，自上而下時K=0.8， 自下而上時K=0.6 </p><p>　　λ―與底層性能相關的系數，可在0.5～1.5之間選擇，松散時取低值 </p><p>　　h―地面到注漿段的深度 </p><p>　　以本設計為例，注漿長度為5m，每段1.5m

14、，最上一段為2m，孔深5.5m，分兩期自下而上注漿，則第一期孔的第一段參數為c=1，T=0.5m，K=0.6，λ=1，h=5.5m，計算得容許注漿壓力Pe=1×（0.75×0.5+0.6×1×5.5）=3.675×105Pa。同理可得其他段的注漿壓力見表2。 </p><p>　?。?） 注漿量的確定 </p><p>　　在正常情況下理論

15、上注入的漿量，應充填到顆粒之間的孔隙中。砂礫土質條件下注漿所需的漿液總用量Q可參照下式計算[5]： </p><p>　　Q=KVn （6） </p><p>　　式中，K―經驗系數（細沙K=0.3～0.5，中粗砂K=0.5～0.7，砂礫K=0.7～1.0）； </p><p>　　V―注漿對象的土量； </p><p><b>　

16、　n―土的孔隙率。 </b></p><p>　　K為與漿液損耗系數和填充系數有關的經驗系數，一般土顆粒越大、結構越松散、布樁排數越少時，其取值越大。本次設計中臺背填料為相對密實的砂礫土，含有一定量的細顆粒，且為多排樁布置，綜合考慮經驗系數K可取低值0.7，n取0.3，每孔注漿體積V=πr2h=3.14×1×5.0=15.7m3，則：Q=0.7×15.7×0.3

17、=3.297m3。 </p><p><b>　　5、工程注漿效果 </b></p><p>　　工程于2012年9月完成注漿施工，并采用復注法和變形觀測法檢驗注漿處治效果。在注漿范圍內重新鉆了兩孔進行壓力注漿，發(fā)現可注漿量均較小，約為鄰近注漿孔的10%，說明此次注漿比較充分。注漿完成后，在臺后引道路面上共設5個沉降點進行變形觀測。由觀測數據發(fā)現，離橋臺最近的1#監(jiān)測

18、點沉降2mm，2#和3#監(jiān)測點基本沒有沉降，而遠離注漿區(qū)的4#、5#監(jiān)測點反而有微弱抬升的趨勢。分析原因，主要是因為兩次觀測時間分別為11月中旬和3月末，氣溫較低，路堤受凍脹抬升；相反，注漿區(qū)受凍脹影響很小，說明漿液與土體形成的注漿體能有效防止雨水的凍融破壞，同時，路堤承載能力明顯提高，達到了控制沉降的目的，注漿效果良好。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p>

19、;<p>　　[1]中華人民共和國行業(yè)標準.公路瀝青路面設計規(guī)范（JTG D50-2006）.北京：人民交通出版社，2006： 19～20. </p><p>　　[2]楊秀竹，雷金山，夏力農，王星華.冪律型漿液擴散半徑研究.巖土力學.2005（11）. </p><p>　　[3]蔡宏慶.路基注漿加固方案的實施.公路與汽運.2004（6）. </p><