壓力注漿法處治橋頭跳車的設(shè)計(jì)綜述

1、<p>　　壓力注漿法處治橋頭跳車的設(shè)計(jì)綜述</p><p>　　摘要：橋頭跳車現(xiàn)象是公路運(yùn)營(yíng)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(shí)現(xiàn)。本文通過以撫順市豎碑大橋橋頭過渡段的壓力注漿為實(shí)例，詳細(xì)介紹壓力注漿技術(shù)的設(shè)計(jì)方案，工程處治效果顯著，希望為廣大工程技術(shù)人員提供一份參考。 </p><p><b>　　1、引言 </b><

2、;/p><p>　　導(dǎo)致橋頭跳車的根本原因是與橋臺(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。加固處理臺(tái)背填筑前的地基目前國(guó)內(nèi)已有不少處理方法，如排水固結(jié)法、換土法、振動(dòng)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(shè)備，運(yùn)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(chǎn)生固化反應(yīng)，土的密實(shí)度進(jìn)一步提高，減少臺(tái)背填土與橋

3、臺(tái)的剛度差，進(jìn)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(shè)時(shí)臺(tái)背填料碾壓不到位，加之受到2005年特大洪水的浸泡，臺(tái)背填筑砂礫結(jié)構(gòu)損壞嚴(yán)重，造成填筑體與橋臺(tái)之間出現(xiàn)了較大沉降差。特別是16號(hào)臺(tái)處，路橋過渡段經(jīng)過兩次加鋪瀝青層維修后不久，在橋頭接觸處又出現(xiàn)了差異沉降，并產(chǎn)生

4、二次跳車，說明沉降還在繼續(xù)。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，橋頭路堤填料為砂礫，回填范圍在6m左右，地基土質(zhì)良好。初步分析，引起橋頭路堤沉降的主要原因是臺(tái)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(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，強(qiáng)度降低，路堤產(chǎn)生較大壓縮變形；同時(shí)，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(chǎn)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(tái)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(shè)計(jì) </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(jù)工程需要加入一定的附加劑（速凝劑、早強(qiáng)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(jié)石強(qiáng)度高、抗?jié)B性能好，制作工藝簡(jiǎn)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(xiàng)目，應(yīng)盡量快速開放交通，減少對(duì)

6、公路運(yùn)營(yíng)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(qiáng)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(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)研究，分別對(duì)不同外加劑摻量、水灰比、養(yǎng)生天數(shù)下水泥漿的立方體抗壓強(qiáng)度和等效水泥穩(wěn)定砂礫的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度進(jìn)行了試驗(yàn)分析。 </p><p>　　4、壓力注漿參數(shù)的確定 </p><p>　?。?）

7、 漿液擴(kuò)散半徑的確定 </p><p>　　漿液擴(kuò)散半徑（r）是一個(gè)重要參數(shù)，一般可用理論公式進(jìn)行估算，如楊秀竹等提出在砂土中進(jìn)行滲透注漿時(shí)有效擴(kuò)散半徑計(jì)算公式[2]。但如果地質(zhì)條件復(fù)雜或計(jì)算參數(shù)難以準(zhǔn)確獲得時(shí)，就應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)來確定[3]。注漿施工時(shí)，可通過對(duì)注漿壓力、注漿膠凝時(shí)間、注漿量、漿液濃度等參數(shù)進(jìn)行控制調(diào)。本文注漿對(duì)象為粒徑較大的砂礫材料，滲透系數(shù)大，故根據(jù)擴(kuò)散半徑經(jīng)驗(yàn)值為0.8～1m，本設(shè)計(jì)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(jù)漿液的注漿有效范圍，且應(yīng)相互重疊，是被加固土體在平面和深度范圍內(nèi)連成一個(gè)整體的原則決定的。設(shè)計(jì)中需要計(jì)算的參數(shù)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?yàn)槔?，介紹孔位布置計(jì)算方法。如圖

9、1所示，L為灌漿孔距，r為漿液擴(kuò)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(jì)算公式如下： </p><p><b>　?。?） </b></p><p><b>　　（2） </b></p><p><b>　?。?） </b></p>&l

10、t;p>　　其中，r為擴(kuò)散半徑，b為灌漿體的厚度，N為布置注漿孔排數(shù)。 </p><p>　　為施工方便起見，可先按經(jīng)驗(yàn)確定孔距L（r<L<2r），再計(jì)算灌漿體厚度b。本設(shè)計(jì)取孔距L=1.5m，計(jì)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(jì)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(huì)使地表產(chǎn)生變化和鄰近結(jié)構(gòu)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(qiáng)度和初始應(yīng)力、鉆孔深度、位置及灌漿次序等因素有關(guān)，宜采用現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)來確定。也可以用理論公式或經(jīng)驗(yàn)值確定

12、容許注漿壓力值，如砂土中的經(jīng)驗(yàn)值為0.2～0.5MPa。砂礫地基容許注漿壓力經(jīng)驗(yàn)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(guān)的系數(shù)，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(guān)的系數(shù)，自上而下時(shí)K=0.8， 自下而上時(shí)K=0.6 </p><p>　　λ―與底層性能相關(guān)的系數(shù)，可在0.5～1.5之間選擇，松散時(shí)取低值 </p><p>　　h―地面到注漿段的深度 </p><p>　　以本設(shè)計(jì)為例，注漿長(zhǎng)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(shù)為c=1，T=0.5m，K=0.6，λ=1，h=5.5m，計(jì)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(yīng)充填到顆粒之間的孔隙中。砂礫土質(zhì)條件下注漿所需的漿液總用量Q可參照下式計(jì)算[5]： </p><p>　　Q=KVn （6） </p><p>　　式中，K―經(jīng)驗(yàn)系數(shù)（細(xì)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(duì)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(shù)和填充系數(shù)有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般土顆粒越大、結(jié)構(gòu)越松散、布樁排數(shù)越少時(shí)，其取值越大。本次設(shè)計(jì)中臺(tái)背填料為相對(duì)密實(shí)的砂礫土，含有一定量的細(xì)顆粒，且為多排樁布置，綜合考慮經(jīng)驗(yàn)系數(shù)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(fù)注法和變形觀測(cè)法檢驗(yàn)注漿處治效果。在注漿范圍內(nèi)重新鉆了兩孔進(jìn)行壓力注漿，發(fā)現(xiàn)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(tái)后引道路面上共設(shè)5個(gè)沉降點(diǎn)進(jìn)行變形觀測(cè)。由觀測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，離橋臺(tái)最近的1#監(jiān)測(cè)

18、點(diǎn)沉降2mm，2#和3#監(jiān)測(cè)點(diǎn)基本沒有沉降，而遠(yuǎn)離注漿區(qū)的4#、5#監(jiān)測(cè)點(diǎn)反而有微弱抬升的趨勢(shì)。分析原因，主要是因?yàn)閮纱斡^測(cè)時(shí)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(shí)，路堤承載能力明顯提高，達(dá)到了控制沉降的目的，注漿效果良好。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p>

19、;<p>　　[1]中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路瀝青路面設(shè)計(jì)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(nóng)，王星華.冪律型漿液擴(kuò)散半徑研究.巖土力學(xué).2005（11）. </p><p>　　[3]蔡宏慶.路基注漿加固方案的實(shí)施.公路與汽運(yùn).2004（6）. </p><