高速公路桥涵搭板底脱空注浆处理施工技术措施应用研究.pdf

591 工程概述京沪高速公路于2000年12月建成通车，经过20多年的运营，桥涵搭板底部已出现不同程度的脱空现象，经过查阅相关资料及现场调查发现，运营高速桥涵搭板底部脱空的原因主要有以下几点12。（1）现状搭板底部为二灰土，在车辆荷载作用和震动作用下路基二灰土发生沉陷、台背填料被 压缩。（2）雨雪水从桥头接缝、路缘石接缝渗入搭板底部，加之行车荷载的反复作用，造成了唧浆，泥浆沿桥台接缝、路堤护坡破损处和层间缝隙等位置流出，使搭板下方路基填土不断流失减少从而产生脱空现象。（3）路面结构刚柔突变引起的沉陷，搭板支撑在刚性桥台和柔性路基上，随着时间的推移搭板会沿着桥台钢托座形成一定的向外倾斜角度，使得远离钢托座位置的路基填土被不断压实，而靠近钢托座位置的填土却几乎没有被压实，加之雨雪水的冲刷作用，通常导致靠近桥台位置的搭板底部更易出现脱空现象，实际调查结果也印证了这一观点。搭板底部脱空会导致路面出现不均匀沉降而形成台阶，桥头位置就会出现“跳车现象”。据相关资料表明3，当桥头台阶达1.5 cm时，会对车速产生明显的影响，台阶每增加1 cm，速度就会降低3 km/h左右。而当桥头台阶高达5 cm时，车辆行驶显著减速，其减速幅度平均可达913 km/h，对行车安全产生严重影响。因此，消除搭板底部脱空对保证高速安全运营具有重要意义。2 潜孔干钻配合压力注浆技术2.1 潜孔干钻搭板脱空处理属于隐蔽工程，为了避免水分进入造成水毁病害，选择采用潜孔钻机进行干钻钻孔 高速公路桥涵搭板底脱空注浆处理施工技术措施应用研究陈磊，陈涛，李富家（江苏捷达交通工程集团有限公司，江苏淮安 223001）摘要 针对桥涵搭板底部脱空的形成原因及对高速运营潜在的安全影响，为有效处理搭板底部脱空病害，提出采用潜孔干钻配合压力注浆的处理方法，并引入地质雷达与视频内窥镜相结合的注浆效果检测方法。该项工艺在京沪高速公路沂淮淮江段扩建工程得到应用，实践证明，潜孔干钻配合高压注浆辅以地质雷达检测和视频内窥镜检查能够有效处理桥涵搭板底部脱空病害问题，具有良好的推广价值。关键词 搭板脱空；潜孔干钻；压力注浆；地质雷达；视频内窥镜 中图分类号U433.8 文献标志码A 文章编号1001-523X（2023）08-0059-03APPLICATION RESEARCH ON CONSTRUCTION TECHNOLOGY AND MEASURES OF VOID GROUTING TREATMENT AT THE BOTTOM OF APPROACH SLAB OF EXPRESSWAY BRIDGE AND CULVERTChen Lei，Chen Tao，Li Fu-jia AbstractAiming at the causes of the bottom void of bridge and culvert approach slab and its potential safety impact on high-speed operation.In order to effectively deal with the bottom void disease of approach slab,the treatment method of down-hole dry drilling combined with high-pressure grouting is proposed,and the grouting effect detection method combining geological radar and video endoscope is introduced.This technology has been applied in Yihuai Huaijiang section expansion project of Beijing Shanghai Expressway.Practice has proved that down the hole dry drilling combined with highpressure injection combined with geological radar detection and video endoscopy can effectively deal with the problem of void disease at the bottom of bridge and culvert approach slab,and has good popularization value.Keywords approach slab void;DTH dry drilling;pressure grouting;geological radar;video endoscope收稿日期：20230525作者简介：陈磊（1989），男，江苏淮安人，工程师，主要研究方向为公路工程施工技术及安全管理研究。施工技术建 筑 技 术 开 发60 Construction TechnologyBuilding Technology Development第50卷第8期2023年8月施工。潜孔干钻法相较于普通钻芯取样具有钻径小（钻头直径63 mm）、钻进速度快、无需带水作业、对搭板结构破坏小等特点。2.2 压力注浆技术原理根据相关资料4，压力注浆是消除搭板底部脱空、提高路基土体密实度的有效方法。本研究采用在搭板顶部钻孔的形式进行注浆。通过压降泵将提前拌制好的水泥浆压入板底空隙和路基土中，水泥浆具有良好的流动性和胶凝作用，在压力的作用下使粘性土路基内发生径向劈裂，浆液沿裂隙流入土体，将土体切割成不规则的块体，在块体之间形成互相穿插的胶状水泥结石，粘性土又受到充填浆液时的压缩，形成一种复合型岩土，提高了板底土体密实度。由注浆孔形成的水泥柱柱体可作为基层的桩，二者共同作用可以有效改善搭板及路面支撑条件。3 地质雷达与视频内窥镜检测技术3.1 地质雷达检测地质雷达是利用电磁波在不同电性介质中的传播规律来探测目标介质，通过发射天线在物体表面发射高频电磁波，经物体内部不同介质反射后返回物体表面并被接收天线接收，以脉冲反射波的波形形式记录，经过图像处理和解释来识别探测体中的异常。齐从军5通过在宁徐高速公路徐州至宿迁段桥涵搭板压浆处理中引入地质雷达检测技术，实现了施工前板底脱空病害情况的检查和施工后注浆效果的对比验证分析，有效确保了搭板脱空的处理效果。3.2 视频内窥镜检查搭板注浆效果检查属于隐蔽工程验收，直观性差，地质雷达探测需要非常有经验的单位实施，尤其是识别地质雷达图像中的异常，对于普通的施工单位和监理单位而言，不具备这种能力。为了能够更直观地反映注浆效果，引入视频内窥镜给搭板脱空注浆做“胃镜”的方法来判断注浆效果。视频内窥镜主要由微型摄像头、照明灯及成像仪3部分组成，将微型摄像头伸入孔内通过成像仪将照片导入到电脑里面，根据电脑处理结果可现场直观判定孔内周围注浆密实情况，提高检查效率和保证检查结果准确。4 工程实例4.1 工程概况京沪高速公路沂淮淮江段是国家高速公路网和江苏省“五纵九横五联”高速公路网的重要组成部分。现状为双向4车道高速公路，设计速度120 km/h，路基宽度28 m。京沪高速沂淮淮江段扩建工程采用双侧拼宽为主的总体扩建方案，扩建后路基宽度42 m。根据设计文件要求需要对全线既有桥涵搭板进行注浆处理，以消除板底脱空现象。4.2 注浆材料注浆材料是保证注浆效果的关键，本次选用注浆材料由水、水泥、外加剂和膨胀剂配制而成，水泥为PO42.5普通硅酸盐袋装水泥，外加剂为“LGK60”型外加剂，膨胀剂为“TA100”型膨胀剂。各材料配合比为水泥水膨胀剂外加剂=10.430.000 10.18。经验证，泌水率为0%，膨胀率4.3%，24 h和40 h抗压强度分别达到11.1 MPa和16.9 MPa。4.3 机械设备（1）钻孔设备。钻机选用潜孔钻机，型号为GZJD936LZ，钻头直径63 mm，钻杆为中空结构，钻进的同时空压机通过钻杆将空气吹入孔内将钻渣吹起，孔口吸尘装置将吹起的钻渣吸进回收桶内统一处理，这样既避免了钻渣沉在孔底出现钻孔深度不足和钻渣吸附在孔壁影响探视效果的弊端，也避免了扬尘污染问题。（2）注浆设备。注浆机型号为UB3型，具备自动投料、拌浆桶和注浆桶分设、注浆压力显示等功能，性能稳定，满足注浆要求。4.4 现场实施4.4.1 布设钻孔根据设计文件要求，选择在距离桥梁背墙、中分带路缘石各30 cm布设钻孔起始位置，其他孔位距此纵横向各2 m，并呈梅花形布置。4.4.2 雷达探测在事先标记好两列孔间用自喷漆标记雷达探测位置，使用探地雷达对注浆前板底脱空情况探测，初步掌握板底脱空情况，为后续验证注浆效果提供参照。4.4.3 钻孔、验孔钻头对准标记孔位后，启动钻机，当气压达到5 bar时，落钻缓慢钻进。当钻头刚接触混凝土面以及钻进中遇到钢筋时，控制液压系统减小轴压，保持缓慢平稳钻进。达到钻孔深度后，提升钻杆3040 cm后再探入 61孔底，往复23次，达到完全清孔目的。最后提钻移向下一孔位，人工清除孔口杂物。钻孔完成后用卷尺检查孔洞深度，满足要求深度后进行注浆。4.4.4 拌制浆液根据配合比将注浆材料加入拌浆桶内搅拌2 min，打开阀门将拌浆桶内水泥浆放入注浆桶内，关闭拌浆桶阀门，在注浆同时提前下一桶水泥浆拌制，保证注浆过程连续不间断。施工过程注浆桶内水泥浆处于不停搅拌状态，防止在注浆桶内沉淀离析。4.4.5 注浆注浆遵循由低到高的顺序，应使注浆泵卡头与注浆孔牢固连接。施工过程中密切关注压力表读数，正常控制注浆压力为0.40.8 MPa，当瞬时压力达到1.5 MPa后关闭出浆阀门，稳压5 s后开启注浆阀门继续注浆，当压力表再次达到1.5 MPa时停止注浆，注浆施工记录见表1。具体注浆顺序为：123654789121110131415，当出现注浆压力达到规定值、注浆泵卡头有被明显顶起现象或临孔冒浆现象时则标志着该孔注浆完成。在前面孔位注浆过程中出现临孔溢浆的，则停止注浆且溢浆的孔也不再注浆。表1 注浆施工记录工程名称分项工程搭板底部脱空注浆施工单位监理单位注浆孔号钻孔直径/mm钻孔深度/m注浆时间/min注浆量/kg注浆压力/MPa备注1631.045483.031.27号溢浆孔2641.0771.53661.02151.56631.0551.55641.07100.64号溢浆孔4651.04未注浆7661.03未注浆8631.045483.031.59641.0541.512651.065483.031.511631.0691.38号溢浆孔10631.0751.213641.107483.030.7桥台背墙溢浆14661.0951.515651.0831.5注浆参数（水泥水膨胀剂外加剂=10.430.000 10.18）4.4.6 质量检测次日使用地质雷达对搭板进行探测，探测位置与注浆前探测位置相同，经过对注浆前后的雷达图对比，注浆前后雷达对比，注浆前有明显疏松，注浆后雷达探测显示疏松部位已解决，搭板底部脱空病害得到了很好治理。为进一步验证注浆效果，在地质雷达检测路线上随机选举几个点位进行钻孔，将微型摄像头伸入孔内，在照明灯光源的帮助下，可以清晰观察孔内情况并拍照记录，最后通过成像仪将照片导出，通过照片可以看出孔内周围密实完整，证明注浆效果良好，也印证了地质雷达检测结果。4.5 注意事项时刻关注注浆压力，注浆压力是控制注浆完成的重要标志。注浆前观察桥台背墙、中分带路缘石、新老路搭接等位置情况，封堵周围所有可能的漏浆通道，防止漏浆。严格控制注浆压力和注浆量，防止因注浆压力或注浆量过大引起搭板抬高导致路面平整度不符合要求。钻孔后应及时完成注浆，防止水分进入孔内，严禁隔夜注浆。5 结束语针对高速公路桥涵搭板底部脱空问题，本研究提出了以潜孔干钻配合压力注浆的板底脱空病害处理方式，以及用地质雷达和视频内窥镜相结合的注浆效果检查方法。将该施工工艺在京沪高速公路沂淮淮江段扩建工程中进行应用，通过科学的规划和施工过程中的严格控制，既有桥涵搭板板底脱空病害问题得到了有效的处治，证明了该方法的可行性。参考文献1 成彦勇.垂直注浆法处理桥头搭板脱空的措施J.交通世界.2018,(7):8889.2 沈锋，闫继锋.压力注浆技术处理桥头搭板脱空浅析J.黑龙江交通科技.2010,33(2):7374.3 赵煜成，吴焘，孙平.超声波法在桥头台背搭板下脱空检测中的应用J.公路与汽运，2011,(1):139142.4 戚斌.关于采用压力注浆技术处理桥头搭板脱空的分析J.交通标准化,2009,(21):100102.5 齐从军.地质雷达在桥台搭板注浆检测中的应用J.公路交通科技(应用技术版),2007,(5):124126.6 杨志宝.钢花管注浆技术在铁路桥涵过渡段病害整治中的应用J.建筑技术开发.2021,48(15):8687.7 何德水,邹智,翟永红,等.桥涵台背回填土沉降分析与注浆治理研究J.建筑技术开发,2020,47(23):117118.