注漿加固法在石砌橋梁墩臺裂縫病害處治中的應(yīng)用

紀(jì)曉

摘 要：石砌橋梁墩臺在我國低等級公路的中小橋涵中被廣泛應(yīng)用，隨著使用年限逐漸增加和交通量的劇烈增大，石砌橋梁墩臺的裂縫病害處治也成為了行業(yè)普遍關(guān)注的問題。基于此，本文先是分析了石砌橋梁墩臺出現(xiàn)裂縫的原因以及形式，其次結(jié)合某橋梁墩臺的裂縫病害實際研究了注漿法在處治此類病害中的具體應(yīng)用，以求為相關(guān)專業(yè)人員提供有益的參考。

關(guān)鍵詞：注漿加固法；墩臺裂縫；病害處治；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.109

0 引言

石砌橋梁墩臺是由水泥砂漿將片石粘結(jié)而成的橋梁下部結(jié)構(gòu)，因其取材簡單、施工方便、價格經(jīng)濟(jì)在低等級公路的中小橋涵中被廣泛應(yīng)用。隨著我國經(jīng)濟(jì)和社會的不斷進(jìn)步，伴隨著交通流量大幅度增加和車輛的軸重的增加，石砌橋梁墩臺的裂縫病害問題將會嚴(yán)重影響到橋梁結(jié)構(gòu)的安全。2013年10月，惠州市S356線旱坑大橋的漿砌片石橋臺發(fā)生整體坍塌事故，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和惡劣的社會影響。因此，注漿法作為一種操作簡便且成本低廉的裂縫處治技術(shù)，可以對橋梁墩臺進(jìn)行有效的修補加固，可以得到廣泛應(yīng)用。

1 石砌橋梁墩臺出現(xiàn)裂縫的形式及原因

在石砌墩臺出現(xiàn)的裂縫中，常見有臺身縱向裂縫、橫向裂縫、表面裂縫等幾種形式[1]。

1.1 縱向裂縫

縱向裂縫發(fā)生在墩臺頂部時呈現(xiàn)上寬下窄的形態(tài)，發(fā)生在墩臺底部時則呈現(xiàn)上窄下寬的形態(tài)。縱向裂縫多是由局部圬工結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足、受力不均或地基承載力不足產(chǎn)生不均勻沉降引起的。

1.2 橫向裂縫

橫向裂縫多出現(xiàn)在墩臺中部和接茬部位，出現(xiàn)裂縫的深度一般較深。橫向裂縫常是由于混凝土澆筑中斷接茬部位鑿毛、清理不合格等施工技術(shù)問題造成，少數(shù)是由于在豎向荷載和水平荷載作用下臺身所承受的剪力和彎矩超過設(shè)計值引起的。

1.3 表面裂縫

表面裂縫是墩臺表面砂漿受到溫差變化、濕度變化等外部環(huán)境的影響在長期負(fù)載之后逐漸形成的。表面裂縫在前期并不是特別明顯，所以往往會容易被忽略，但是隨著時間的推移，如果這些裂縫沒有及時進(jìn)行修補會逐漸變大，就會影響墩臺的穩(wěn)定性[2]。

2 注漿法加固技術(shù)的原理和優(yōu)點

2.1 注漿法的原理

裂縫注漿是把按一定比例配制的流動漿液通過噴漿機(jī)按一定壓力灌入結(jié)構(gòu)物縫隙內(nèi)，起到填塞裂縫、避免鋼筋銹蝕并提高結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度的作用。

裂縫注漿加固法漿液一般分為水泥漿、水泥砂漿、環(huán)氧樹脂漿、環(huán)氧樹脂、砂漿等，在用于處理墩臺結(jié)構(gòu)裂縫時應(yīng)視實際情況而定。通常水泥砂漿用于石砌墩臺和拱圈裂縫，由裂縫的大小來決定注漿中是否摻砂，采用水泥砂漿造價低、效果好。環(huán)氧樹脂漿一般用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物，因為鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生的裂縫較小，易灌滿，粘結(jié)性好[3]。

2.2 注漿法的優(yōu)點

注漿漿液堵漏作用較好，能夠?qū)⒍张_裂縫孔洞進(jìn)行填充，可以有效降低滲透性，減少滲透量，提高抗?jié)B能力。通過對墩臺注漿可以提高片石砌體的整體性、均勻性，還可以提高地基承載力，將巖土的力學(xué)強(qiáng)度進(jìn)行提高，并且進(jìn)一步恢復(fù)混凝土的基本結(jié)構(gòu)。注漿法施工工藝簡單，施工質(zhì)量容易控制，處治效果較好，并且原材料價格便宜，經(jīng)濟(jì)效果好。

3 注漿法在某石砌橋梁墩臺裂縫病害處治中的應(yīng)用

3.1 工程背景

某二級公路中橋建于2008年，全長35米，采用1-25跨徑組合形式，下部結(jié)構(gòu)為重力式橋臺、擴(kuò)大基礎(chǔ)。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查該橋橋臺出現(xiàn)大面積勾縫砂漿剝落，部分片石石塊存在松動現(xiàn)象。臺帽存在3條貫通縱向裂縫，寬度分別為0.16cm、0.18cm和0.25cm。經(jīng)專家研究決定對該橋臺采用鋼花管注漿的維修方案。

3.2 施工技術(shù)指標(biāo)

為了充分發(fā)揮出注漿法加固效果，需要對影響加固效果的各項指標(biāo)因素進(jìn)行控制。本次注漿加固使用由水泥和粉煤灰按1：1的配合比組成的水泥漿液，水泥選擇的是PC425硅酸鹽水泥。

由于裂縫的位置和破壞情況不同，按照本次注漿加固設(shè)計方案，在墩臺正面進(jìn)行梅花形分布的孔位放樣，成孔直徑為9cm，孔深為10cm，方向與水平線向下呈5°傾角。

在加固技術(shù)中，對于擴(kuò)散半徑以及距離也有一定要求，需要準(zhǔn)確計算出參數(shù)，在理論公式指導(dǎo)下，計算出準(zhǔn)確值。由于墩臺的孔隙率和滲透系數(shù)不均勻，所以根據(jù)計算結(jié)果和以往施工經(jīng)驗確定本次注漿的擴(kuò)散半徑定為1.5m。

實施注漿工作的時候，要根據(jù)裂縫大小確定注漿量，以此確定漿液配料情況，保證漿液配料充足，保證縫隙漿液足夠填補空隙，而對于裂縫較為嚴(yán)重的區(qū)域，適當(dāng)增加注漿的量。因此為了保證漿液充足，要準(zhǔn)備超過20%計算量的漿液。

在加固技術(shù)使用過程中，要對壓力和時間進(jìn)行嚴(yán)格的控制。在不同過程中，對于凝固時間都有著不同要求，根據(jù)凝固時間適量使用速凝劑、分散劑以及膨脹劑等化學(xué)試劑調(diào)整漿液配比確定凝固時間。

注漿壓力作為添加漿液的動力，通過擴(kuò)散漿液實現(xiàn)加固效果，注漿壓力作為技術(shù)的重要因素。本次注漿壓力采用0.3-0.5Mpa，在使用過程中再根據(jù)地質(zhì)條件或特殊情況調(diào)整注漿壓力。

3.3 確定注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

在注漿加固實施中要根據(jù)施工方案以及質(zhì)量要求制定注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)以往施工經(jīng)驗，當(dāng)墻面砂漿溢出漿液或使砂漿縫隙張開或注漿壓力達(dá)到0.5Mpa或注漿口位置吸收料速度達(dá)到0.6L/min且延續(xù)30min時，可以確定注漿施工結(jié)束。

完成注漿之后，還要檢測墩臺及其周邊土體的承載能力，要保證承載力超過135KPa。對于存在淤泥的地區(qū)，要保證承載力超過90KPa。對于復(fù)合地基，需要保證承載能力超過130KPa [4]。

3.4 施工準(zhǔn)備工作

在注漿施工前，需要對攪拌車和電機(jī)設(shè)備進(jìn)行檢測，保證滿足施工需求。將注漿需要的水泥、添加劑等材料準(zhǔn)備到場。配置專業(yè)能力強(qiáng)的技術(shù)人員和施工人員進(jìn)行施工，合理安排施工進(jìn)度，組織施工現(xiàn)場的質(zhì)量控制和監(jiān)督人員。

3.5 注漿工藝技術(shù)

3.5.1 成孔

采用直徑為88mm的鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆孔要正對鉆孔位置展開施工，避免出現(xiàn)偏離的情況，等到鉆頭鉆入之后，則需要注意保護(hù)孔壁。在鉆孔的過程中如果遇到粉性土，那么則需要下入導(dǎo)管，并且通過打撈砂筒的方式將鉆機(jī)送入到黏性土之中。

3.5.2 安放注漿管

完成鉆孔工作后，要將注漿管進(jìn)行安放，封堵孔口，避免漿液外流。并且還要將花管外壁包裹上軟橡皮，避免泥沙進(jìn)入其中。

3.5.3 注漿

在攪拌注漿施工中，要控制好泥沙、煤灰可以充分?jǐn)嚢?，避免出現(xiàn)攪拌不均勻的問題。在注漿過程中，要嚴(yán)格遵照施工標(biāo)準(zhǔn)展開，一般情況下，要從上至下、隔孔展開灌注，等到注漿口位置達(dá)到飽滿密實的時候，停止注漿工作。注漿過程中派專人進(jìn)行觀察，防止注漿壓力過大造成墻體破壞。

3.5.4 封堵孔口

在注漿結(jié)束之后需及時封堵孔口，并且在封堵之后的一天后對孔口進(jìn)行檢查，如果漿液有所下降，則需要進(jìn)行補漿。

3.6 加固效果驗證

在對臺身墻體裂縫進(jìn)行注漿加固過程中，當(dāng)壓力達(dá)到0.4Mpa時墻體裂縫由漿液溢出，說明墩臺內(nèi)部的孔縫已充填密實。另對臺身砌體取樣檢測后，可見片石之間的空隙均已被漿液填充。由此證明對墩臺裂縫的注漿處治效果達(dá)到了修復(fù)方案的要求。

4 結(jié)論

綜上所述，本文先是分析了砌石橋梁墩臺出現(xiàn)縱向裂縫、橫向裂縫、表面裂縫等幾種裂縫的形式以及原因，然后研究了注漿法的加固原理和施工優(yōu)點，其次結(jié)合一個具體的加固案例重點研究了注漿法加固技術(shù)對墩臺裂縫病害處治的應(yīng)用。對漿液材料、漿液配比、布孔方案、驗收標(biāo)準(zhǔn)、注漿工藝等幾個環(huán)節(jié)進(jìn)行了闡述，后經(jīng)科學(xué)檢測墩臺的裂縫病害得到了有效的處治，承載強(qiáng)度得到了提高，證明注漿加固效果較好，可以在同類工程中得到推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳卓.灌漿法在公路橋梁隧道施工中的應(yīng)用[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2013

（07）：119-121.

[2]喻黎明.淺議灌漿法加固技術(shù)在公路橋隧施工過程中的應(yīng)用[J].江西建材，2017（12）：157-159.

[3]林源鋒.對片石砌橋臺病害成因及防治技術(shù)的分析[J].建材與裝飾，2007（08）：256-259.

[4]閆忠峰.鐵路橋梁隧道工程施工中灌漿法加固技術(shù)的應(yīng)用分析[J].價值工程，2018，37（16）：149-150.