公路桥梁与隧道施工中灌浆法加固技术的应用探究.pdf

105现 代 工 程 科 技Modern Engineering Technology第 2 卷第 7 期2023 年 4 月Vol.2 No.7Apr.2023公路桥梁与隧道施工中灌浆法加固技术的应用探究廖 启（湖南省遥感地质调查监测所，湖南长沙 410015）摘 要：灌浆施工方法已普遍应用于公路桥梁与隧道的大型工程施工，通过实施灌浆作业，能够切实保障工程整体质量。灌浆施工方法具有降低公路桥梁的路基沉降风险的作用，能够优化公路桥梁的地基抗渗性能。基于此，探讨了灌浆法在加固公路桥梁与隧道工程中的作用价值、技术准备、施工重点等，为灌浆加固施工方法的实践探索新路径。关键词：公路桥梁与隧道施工；灌浆法；加固技术中图分类号：U418;U445.72;U457.3 文献标志码：AApplication of Grouting Reinforcement Technology in Highway Bridge and Tunnel ConstructionLiao Qi(Hunan Remote Sensing Geological Survey and Monitoring Institute,Changsha,Hunan 410015)Abstract:The grouting construction method has been widely used in large-scale engineering construction of highway bridges and tunnels.By implementing grouting operations,the overall quality of the project can be effectively guaranteed.The grouting construction method has the effect of reducing the risk of roadbed settlement of highway bridges,and can optimize the anti permeability performance of the foundation of highway bridges.Based on this,the role value,technical preparation,and construction focus of grouting method in strengthening highway bridges and tunnels engineering were explored,exploring new paths for the practice of grouting reinforcement construction methods.Keywords:construction of highway bridges and tunnels;grouting method;reinforcement technology作者简介：廖启（1974），男，湖南省遥感地质调查监测所中级工程师，研究方向为公路桥梁与隧道。公路桥梁与隧道的结构体系日益呈现复杂化的特征，公路桥梁隧道工程施工极易受到各类主客观因素的影响，如气候环境、地质结构条件及地下水文情况等。在实际施工过程中，一旦出现技术操作失误或施工控制不到位，就会导致整体工程质量不达标，严重情况下，极有可能诱发交通安全事故。基于此，在公路桥梁隧道工程施工中，高效应用灌浆加固技术具有实际意义。工程施工人员对于大规模的公路桥梁以及隧道工程应严格保证达到良好的施工安全标准，因地制宜采取适宜的加固施工方法。采用灌浆法来实现公路桥梁以及隧道地基结构的加固处理措施，有利于公路桥梁与隧道地基得到全面的巩固，从而在根源上降低了公路桥梁地基沉降、隧道渗漏以及隧道结构失稳等事故发生概率。灌浆加固的施工技术方法还能达到降低施工成本、节约施工资源以及提高施工效率的目标，提高工程加固施工的综合效益。由此可见，公路桥梁以及隧道工程中的加固施工手段需要得到合理的选择和运用。1 公路桥梁与隧道施工中灌浆法加固技术的特征优势1.1 减少路基沉降风险现阶段的公路桥梁路基普遍存在沉降的安全隐患，如果公路桥梁的路基地质结构发生了缓慢的不规则沉降，公路桥梁的整体稳固性能将会受到明显的削弱。如果采用灌浆施工方法对公路桥梁路基进行加固，均匀灌注的浆液将会凝固于路基结构深部，从而达到提高路基稳固性、全面改善路基安全性能的效果1。因此，灌浆加固的工程技术手段有利于优化隧道地基及提高公路桥梁路基的整体稳固性，具有良好的实用价值。1.2 优化工程抗渗性能隧道与公路桥梁的地质结构存在特殊性，工程地质结构由于长期遭受雨水侵蚀或地下水的缓慢腐蚀，公路桥梁表面会产生结构裂缝，甚至造成严重的隧道裂缝及塌陷的安全事故。如果工程施工人员能够定期对工程地基结构实施加固灌浆，将改善隧道工程与公路桥梁地质106现 代 工 程 科 技2023 年 4 月第 2 卷第 7 期结构的抗渗性，有助于避免以上工程事故发生。灌浆施工方法能够弥补路基路面部位的现有裂缝，雨水及地下水将无法渗透到工程裂缝结构，从而保护了工程结构的本体坚固性2。1.3 提升隧道加固效果隧道加固施工旨在延长隧道工程结构的使用期限，防止隧道工程产生质量隐患，应定期实施隧道加固。在隧道加固施工中，灌浆法能够实现紧密结合工程填充物与工程本体结构，优化隧道加固的施工质量，并且能够促进现有隧道裂缝的填充，灌注后的浆液能够在短时间里形成凝固的块状物质，显著增加隧道本体结构的荷载支撑强度。2 公路桥梁与隧道施工中灌浆法加固的施工前期准备2.1 施工材料配制采取灌浆法，应先全面准备各类施工材料，合理配置现有的灌浆施工材料。施工技术人员在配制浆液材料的过程中，应采用优质的水泥、砂石、高分子溶液与黏土材料成分，按照指定的材料配比参数，均匀混合配制3。在加固公路桥梁或填补隧道工程的大面积裂缝结构时，应选用成本较低、可塑性较好的水泥灰材料。合理设置混合浆液的水灰比，加入复合硅酸盐水泥，制备优质灌浆材料。对于配制完毕后的灌浆施工材料，工程负责人员需要开展严格的验收工作，通过全方位的工程验收管理，实现灌浆施工最优的总体效果。在正式进入工程加固灌浆施工程序前，应全面检测灌浆施工设备、混凝土搅拌车以及运输车辆设备，避免相关设备存在质量安全缺陷。灌浆加固中必需的各种施工材料应满足最优的配比参数要求，同时应妥善保存配制完毕的灌浆施工混 合料4。表1为灌浆法加固技术施工材料的相关指标。表1 灌浆法加固技术施工材料的相关指标指标名称具体指标数值粉煤灰与水泥材料配比1 4最低水泥强度大于 30MPa浆液搅拌后的放置时长不超过 1h2.2 施工机械设施准备灌浆加固施工中的工程设备种类较为复杂，因此灌浆施工的具体负责人员需要详细核对现有施工设备的规格、种类与型号等参数，避免使用错误的灌浆施工设备。对于大型搅拌设备与浆液运输设备，应严格控制操作使用工程机械设备的力度，防止损坏施工设备系统。灌浆加固专用的工程机械设备应存放在指定的空间场所，并定期维护机械设备，避免发生机械损坏或者设备使用缺陷等情况。2.3 特殊地质前期处理大体积公路桥梁的基础结构往往存在岩层风化、砂岩与软弱土层等特殊地质构造，工程施工人员对此应进行必要的前期处理5。复杂结构的公路桥梁往往处于特殊的工程地质环境中，桥梁主体结构频繁受到降雨冲刷、霜冻以及降雪灾害等腐蚀影响，导致桥面及桥梁地基结构侵蚀损坏速度较快。如果公路桥梁施工人员没有针对软弱土层的桥梁地质结构实施必要的前期处理，或者疏于全方位的桥梁地质勘测，将无法最大限度地保障桥梁结构的良好安全性能。公路桥梁的地基结构常用的施工方法主要包括固结灌浆、帷幕灌浆、土层置换与回填、接触灌浆等，施工单位人员需要重点关注薄弱土体区域的基础结构施工。工程技术人员针对软弱土体所在区域的特殊地质构造应开展全面的土体回填及置换处理，从而实现全面加固软弱土体结构的目标。2.4 施工人员的安全培训教育隧道灌浆加固以及公路桥梁的灌浆加固操作过程都有较高的安全风险，因此隧道与公路桥梁的灌浆施工操作人员需要接受专门的安全培训教育。工程施工人员应充分认识到灌浆加固操作中潜在的人身安全伤害特征，进而做到自觉防范各种常见的人身安全风险。施工操作人员在进入到指定的灌浆施工场地之前，必须佩戴好工程防护设备。施工人员如果察觉到灌浆施工中发生异常状况，则应立即停止灌浆加固作业，并采取相应的避险措施。3 公路桥梁与隧道施工中灌浆法加固的技术运用要点近年来，灌浆法已经被普遍应用于公路桥梁加固及隧道加固工程，发挥良好的实践效益。但需要注意的是，灌浆加固的施工作业过程存在较多的质量安全隐患，因107107应用科技廖 启：公路桥梁与隧道施工中灌浆法加固技术的应用探究此必须重点对灌浆施工的钻孔过程、浆液灌注过程以及浆砌石片的施工过程进行严格监督6。在应用灌浆法加固工程地质结构的具体实践中，应注意以下要点。3.1 钻孔施工的技术运用3.1.1 钻孔直径与方向确定为了最大程度保证钻孔施工的良好效果，必须合理确定钻孔直径及钻孔方向。现阶段的钻孔机械设施主要包含旋挖钻及冲击钻等，钻孔施工人员应综合考虑采用各种类型的钻孔机械设备。应及时清理孔口部位，避免钻孔周边区域发生回水、塌孔或渣土掉落的情况。对于容易发生隧道涌水的特殊钻孔部位，施工人员应谨慎处理，严格限定钻孔操作中岩体形状改变程度，对钻孔钻进的长度与压力参数进行必要的优化调整。对于特殊的隧道工程地质结构，实施钻孔施工的过程中可能会遇到孔壁突然坍塌的情形，因此需要先将水泥浆液灌入孔洞范围内，待浆液完全凝固才能进行钻孔操作。同时，应结合岩体的软硬程度，合理、灵活地调整钻孔钻进的速度频率以及泵体容积等参数。3.1.2 钻进尺寸的偏差控制钻孔施工中，应对钻探尺寸偏差进行实时调整纠正。将钻孔施工的尺寸误差控制在最小范围，能够显著优化钻孔施工的整体效果。具体而言，隧道钻孔施工的倾斜度误差应不大于1/40孔深，灌浆孔位与理想孔位之间的误差小于8cm。钻孔后，应妥善维护孔眼，防止污水或者杂物掉落到孔眼内部。应控制孔眼底部的渣土沉积厚度，对孔洞需要进行全面的清洗操作7。3.1.3 孔口管的安装安装孔口管有助于灌注浆液操作的顺利开展，应合理布置孔口管。孔口管的直径大小应限定在50mm左右，管口暴露在外的长度不应超过30cm。对于管道侧壁与孔口之间的裂隙，通常可以采用麻丝材料进行填充。对于公路桥梁结构中的特殊涌水路段，全面实施钻孔施工时应采取塑料袋分装浆液的措施，确保将混合料均匀分布在各个孔口管的内部。例如，某超长隧道的工程地质结构较为复杂，由于隧道工程长期未能得到维护，隧道衬砌与地基部位已经出现了裂缝缺陷。因此，隧道加固的工程技术人员决定采用灌浆加固的技术方法。施工人员将孔口管（直径50mm）布置在钻孔位置，管口露出长度保留25cm。在此基础上，对灌浆管道侧壁部位的缝隙进行填充，在隧道衬砌与隧道基础结构的灌浆作业施工中采用早强砂浆（硬性材料），从而达到良好的施工效果8，见图1。图1 灌浆施工3.2 灌浆作业的技术运用目前，工程加固的灌浆施工作业主要划分为一次性灌浆、孔口灌浆、综合灌浆与分段灌浆，施工人员应采用最适宜的灌浆施工模式。在具体工程实践中，应优先采取冲压式的灌浆施工模式，必要时也可选择循环式的浆液灌入施工方法。例如，如果隧道地质结构的成孔施工难度较大，或者存在孔隙发育的情况，则最好选择循环式的灌浆施工方法。施工人员应准确掌握灌浆作业的基本顺序，全面考虑灌浆作业场地的工程地质状况与条件因素，防止孔口内部发生串浆。对于涌水程度较为突出的隧道施工区域，在实施灌浆操作时，通常需要间断性地实施灌浆施工作业。应密切关注灌入水泥浆液的凝固时间，确保实现最优的施工成效9。工程技术人员应合理确定加固灌浆段的总体长度（通常在5m以内）。通过前期测试工作，确定工程地质区域的最佳灌浆压力参数，对于实时性的灌浆作业，应灵活调整灌浆作业压力。一般情况下，加固灌浆段的持续灌浆作业压力应限定在2MPa左右，同时对灌浆频率与灌浆作业压力参数都要进行相应的优化。某些隧道工程或者公路桥梁工程属于特殊地质区域，灌浆总量需求较大，应合理调整灌浆作业中的水灰比10。施工人员如果遇到突发性的涌水状况或者其他地质灾害，须冷静应对处理。应及时清除堵塞灌浆管道口径的杂物，保证灌浆管的畅通。施工人员对用于灌浆施工的混凝土材料应合理设计材料级配，保证混凝土达到最基本的稳定性要求。施工人员在振捣混凝土的实践操作中需要保证适当的机械振捣力度，避免混凝土结构破碎。对于混凝土材料，需要避免结构上的裂缝缺陷。对于接缝部位，应反复检查其是否达到相应的密实程度与光滑平整要求，见图2。108现 代 工 程 科 技2023 年 4 月第 2 卷第 7 期图2 隧道灌浆施工作业3.3 工程排水技术的运用灌浆施工的技术人员应注意妥善维护现有的公路桥梁排水结构，确保其畅通。如果公路桥梁建造于降雨频繁的山区，则公路桥梁的体系结构必须具有优良的排水性能，防止路桥表面或地基部位存在积水风险。公路桥梁的排水结构主要涉及防水层，布置防水层时应合理设定横坡与纵面的角度。应定期维护检测公路桥梁的现有体系结构，彻底排查排水结构的堵塞风险以及地基渗漏的安全隐患。此外，应确保公路桥梁结构中的伸缩缝采用性能良好的混凝土材料，并达到合理的尺寸标准。伸缩缝的长度尺寸应结合公路桥梁的基本使用需求来设定。对于浇筑混凝土及养护混凝土的关键施工步骤，工程施工人员应进行全方位的质量监管。4 结语经过分析可见，灌浆法目前适用于地质结构复杂的公路桥梁及隧道工程的加固施工，灌浆加固处理后的工程地基结构能够达到更加平稳安全的效果。在公路桥梁及隧道工程的灌浆加固过程中，应重点关注隧道钻孔施工、灌浆作业施工、浆砌石片的结构安装施工等，确保以上重要施工步骤能够达到预期的工程质量要求。对灌浆加固的施工材料应进行专业化的检测，并且应妥善做好施工前期的人员安全培训以及机械设施准备工作，提高灌浆加固工程的施工效率。参考文献1 李奕.灌浆法加固技术在隧道工程施工中的应用J.中国设备工程,2023(6):234-236.2 聂峥,刘星,向慧君.双液袖阀管灌浆法注浆加固在地铁区间段中的影 响分析J.湖南文理学院学报(自然科学版),2023,35(1):61-66.3 连立永.公路桥梁隧道工程施工中灌浆法加固技术的应用J.运输经 理世界,2022(36):71-73.4 龚晔,许天福,袁益龙.高压旋喷灌浆法改造近井储层对海洋天然气 水合物降压开采潜力影响研究J.太阳能学报,2022,43(11):1-8.5 李泽鑫.一种新的灌浆方法在深古河槽帷幕灌浆中的应用J.云南水 力发电,2022,38(11):164-168.6 陈石林.浅析灌浆法加固技术的应用研究J.智能建筑与工程机械,2020,2(7):1-2.7 管雪峰.灌浆法加固施工技术在市政隧道工作中的应用J.砖瓦世界,2023(8):151-153.8 邢书龙,王树生,白玛曲宗.强风化地层灌浆与结构施工技术研究J.四川水利,2022,43(2):56-61.9 崔大勇,曹丽君,杨震.预拌干料辅助灌浆法在抗浮锚杆施工中的应 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