工程橋涵搭板底脫空形成原因
2010-11-04
1、概況
石安高速公路位于京珠高速公路K271+345—K487+358km處，是我國中南部進(jìn)京的一條重要通道，貨物運(yùn)輸量較大。1997年底通車以后，部分橋涵、通道結(jié)構(gòu)物的搭板底出現(xiàn)了不同程度的脫空。其病害主要表現(xiàn)為：
?。ㄒ唬┐畎逄幝访娉霈F(xiàn)了不同程度的沉陷，橋頭一側(cè)基本上不下沉，而與路面相接一側(cè)下沉較大，造成搭板與路面相接處形成裂縫，車輛通過時(shí)形成橋頭跳車現(xiàn)象。
?。ǘ┯捎诖畎逯胁棵摽?，致使車輛駛過時(shí)搭板劇烈顫動。脫空嚴(yán)重的搭板已斷裂;雨雪天時(shí)搭板下積水內(nèi)存，繼續(xù)沖刷路基，橋下可見泥漿順橋臺涌出。該病害的存在，嚴(yán)重影響了結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定性和行車的安全、舒適。在2003年3月，我們對該病害進(jìn)行了分析，采用搭板下注漿的施工方法予以處理，效果很好。
2、脫空形成原因及影響
2.1 臺背填料不密實(shí)
由于臺背填料不密實(shí)，尤其是高填方路段的路基填筑材料不均勻、碾壓不密實(shí)，在車輛荷載作用和震動下填料沉降，從而造成板底脫空。
2.2 雨水流入，填料流失
由于接縫養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，導(dǎo)致雨雪水進(jìn)入搭板下，在車輛荷載作用下形成唧漿和泥漿順橋臺流出，致使板底下的路基材料不斷減少，進(jìn)而形成脫空。
2.3 車輛超載的破壞
在車輛荷載尤其是超載車輛的作用下，面板受到巨大的垂直荷載作用，不斷地對板底路基進(jìn)行補(bǔ)充壓實(shí)，最后形成脫空。
2.4 脫空對搭板的影響
由于水泥砼搭板抗壓強(qiáng)度較高而抗折強(qiáng)度較低，加上對超載敏感，一旦板底脫空，致使路基形成不均勻支撐，從而改變了砼搭板與路基密貼的實(shí)際機(jī)理，使彈性地基上彈性薄板受力模式變成懸臂薄板受力模式。在車輛荷載作用下過早的產(chǎn)生斷裂，而這種斷裂是不規(guī)則的，養(yǎng)護(hù)較難處理。這樣就加快了雨水的侵入，加大脫空面積和深度，進(jìn)而使斷裂增加。這樣反復(fù)作用，最終導(dǎo)致搭板嚴(yán)重破壞，不能行車。
3、注漿處理
3.1 注漿處理方法的機(jī)理
水泥砼搭板底脫空注漿處治技術(shù)是針對砼搭板出現(xiàn)脫空而提出的恢復(fù)板底密貼、確保板底均勻支撐的技術(shù)措施，它有以下作用和效果：
1）通過注漿處治可充實(shí)板底脫空恢復(fù)板底密貼，改善面板側(cè)支撐狀況，使砼板的受力狀態(tài)符合設(shè)計(jì)原理，避免砼搭板過早損壞。
2）由于注漿材料本身穩(wěn)定性好、強(qiáng)度大，加上漿體的流動性好，在壓力作用下有較強(qiáng)的滲透力，因而能夠改善基層和路基的密實(shí)度和水穩(wěn)性。
3.2 注漿技術(shù)施工工藝
3.2.1 主要施工機(jī)械設(shè)備。TXV-100型地質(zhì)鉆機(jī)一臺，BW-250/50型水泥漿泵二臺，JW-180型灰漿攪拌機(jī)二臺。
3.2.2 注漿孔的布設(shè)及鉆孔。注漿孔的布設(shè)好壞以及每塊板所布設(shè)的孔數(shù)及深度，直接影響到注漿的效果。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，孔位一般布置為行距1m、孔距2m。石安高速公路為雙向四車道，橋頭搭板長度一般為3m、寬度為10.75m，由于高速公路施工是不斷交施工，且緊急停車帶基本不脫空，所以注漿孔布設(shè)為二行，第一行距橋頭1m處，第二行距搭板與路面相接處1m處，共布設(shè)五個(gè)孔，第一行三個(gè)孔，第二行二個(gè)孔，呈梅花樁式交錯(cuò)布置。深度一般為鉆透搭板后進(jìn)入路基5～10cm為宜。注漿花管直徑宜采用37～42mm，長度在1.5～2.0m之間。鉆孔應(yīng)準(zhǔn)確到位，盡量減少注漿孔的斜度。
3.2.3 注漿材料的選擇及制漿。板底脫空注漿是通過注漿泵的壓力推動，將拌和的填充料經(jīng)過壓漿管、壓頭擠入板底或滲透到路基的空隙中，因而要求填充拌和物應(yīng)有較好的粘聚性、較高的流動性和較小的干縮性，并要求在注漿過程中不離析、不泌水
膠凝材料要保證注漿拌和物能順利地壓入板底，要求注漿拌和物具有良好的可泵性、保水性、因此選擇保水性好、泌水性小的水泥作為注漿拌和物的膠凝材料。一般選用32.5#普通硅酸鹽水泥。
在注漿拌和物中摻入適量的摻和物，不僅可以降低成本，而且又能增加注漿拌和物的流動性能。粉煤灰是注漿摻和物的首選材料，這是因?yàn)榉勖夯抑泻写罅康目招牟Ａ⒅椋梢越鉀Q為了提高注漿硬化物的強(qiáng)度而減少水灰比和為了提高拌和物的可泵性而需增加水灰比的矛盾；由于粉煤灰能與水泥的水化物產(chǎn)生的二次水化作用，使硬化物更加致密強(qiáng)度更高；由于空心玻璃珠的吸水作用，在拌和物終凝后，還可以不斷釋放出少量的水參與養(yǎng)生，減少收縮；由于注漿拌和物在硬化后會產(chǎn)生一定量的收縮，因此可以在注漿拌和物中摻入適量的膨脹劑。
注漿拌和物的稠度太大時(shí)，硬化后強(qiáng)度高，但是可泵性差，容易造成堵管；太稀硬化后收縮量大，不能達(dá)到密貼作用。因此注漿拌和物配比應(yīng)根據(jù)不同季節(jié)來定，一般采用1:0.33:0.06:0.04（水泥:粉煤灰:水:膨脹劑，質(zhì)量比）。
制漿步驟：（1）按程序加料，準(zhǔn)確計(jì)量，掌握漿液性能；（2）漿液應(yīng)充分?jǐn)嚢?，并?jiān)持注漿前不斷的攪拌，防止再次沉降，影響漿液質(zhì)量。
3.2.4 壓力的確定。板底脫空注漿時(shí)壓力過大將造成漿液流入搭板與瀝青砼面層之間、致使瀝青砼面層拱起或斷裂;過小則無法壓滿。注漿壓力一般應(yīng)控制在0.5～1.0MPa為宜。
3.2.5 注漿。通過注漿設(shè)備，輸漿管路，將漿液注入到目的的層中，應(yīng)采用自下而上法，分段自下而上注漿。在注漿順序上，先施工邊緣帷幕孔，再施工加固孔，當(dāng)注漿壓力達(dá)到要求時(shí)，終止注漿。在注漿過程中，出現(xiàn)隆起或跑漿現(xiàn)象時(shí)應(yīng)停止注漿，分析其原因，下一個(gè)注漿段宜減量注漿并檢查封孔裝置、注漿設(shè)備等。
4、施工中應(yīng)注意的問題
1）觀測注漿孔深度，孔深應(yīng)根據(jù)各孔地層情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
2）觀測注漿順序，根據(jù)地層條件、場地條件和注漿目的進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
3）對漿液配合比進(jìn)行嚴(yán)格控制，注意流量計(jì)及壓力計(jì)是否完好、準(zhǔn)確。
4）注漿量控制。根據(jù)配制漿液時(shí)材料用量與水的用量進(jìn)行測定，隨時(shí)檢查，并做好記錄。
5）安全保障措施。安全標(biāo)志一定要齊全，高速公路施工是不斷交施工，工作難度大，危險(xiǎn)多，安全工作尤為重要。
5、體會與心得
5.1 封堵。搭板下懸空較大的應(yīng)先在橋臺錐坡及護(hù)坡處打開口，塞堵石塊以減少壓漿量，并做好防擴(kuò)展以防滲漏漿液。
5.2 注漿方式。采用自流和壓力灌注相結(jié)合的方式注漿。注漿時(shí)采用多孔多次灌入且速度由快到慢，順序先低后高，加壓大小視情況而定。單孔壓漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)是鄰孔注滿自溢，然后換其他孔注漿，保證搭板下填滿，使搭板具有足夠的承載力。
5.3 漿液的選擇及配置。注漿材料要符合可注性、速凝性、固結(jié)體強(qiáng)度高等要求，漿液配置采用1:0.33:0.06:0.04（水泥:粉煤灰:水:膨脹劑，質(zhì)量比）做到經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
5.4 注漿工程屬地下隱蔽工程，直觀性差，直接定量判斷注漿效果在技術(shù)上是很困難的。若注漿施工嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)范進(jìn)行，注漿量、注漿壓力符合標(biāo)準(zhǔn)要求，一般就可以確認(rèn)注漿效果是好的，能夠保證注漿工程的質(zhì)量。
在施工的過程中對施工工藝也進(jìn)行了一些改善，使注漿技術(shù)在處理高速公路通道搭板底脫空問題上更加合理、經(jīng)濟(jì)。經(jīng)過注漿處理的搭板，重車駛過時(shí)無明顯顫動，雨天時(shí)橋下不見泥漿再涌出，搭板的使用壽命得到了延長，保證了結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定和行車的安全、舒適。
