淺論橋梁下部結(jié)構(gòu)的缺陷及加固
2011-06-09 來(lái)源：筑龍網(wǎng)
1.前言
隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和交通運(yùn)輸事業(yè)的快速發(fā)展，過(guò)去年代修建于各地城鎮(zhèn)和各級(jí)公路上的橋梁，負(fù)擔(dān)著十分沉重的交通荷載及繁重的交通量。當(dāng)時(shí)社會(huì)發(fā)展較緩，缺乏前瞻和預(yù)見，橋梁投入運(yùn)營(yíng)使用之后，運(yùn)營(yíng)管理的長(zhǎng)期滯后，管養(yǎng)制度建設(shè)和隊(duì)伍建設(shè)長(zhǎng)期被忽視，管養(yǎng)費(fèi)用被擠占、挪用，運(yùn)營(yíng)車輛長(zhǎng)期普遍超載和嚴(yán)重超載未得遏制，橋梁的技術(shù)狀態(tài)未得到及時(shí)、細(xì)致的觀測(cè)掌握。在寒冬酷暑、暴雨烈日、洪水沖刷、車船撞擊的多年影響下，使得為數(shù)眾多的農(nóng)用、公路及城市橋梁，發(fā)生了各種大大小小的病害，如橋面破損、欄桿斷裂、伸縮縫損壞、橋頭跳車、梁板或拱體裂縫、砼剝落、鋼筋鋼索銹蝕、鋼結(jié)構(gòu)裂紋銹爛、墩臺(tái)斷裂位移、擋墻傾斜錯(cuò)位、錐坡下挫坍塌、墩臺(tái)基底沖空、橋頭路基沖塌、河床護(hù)底沖翻以及河道被沖刷嚴(yán)重變遷而危及橋頭路基等，已經(jīng)破壞了橋梁的正常良好狀態(tài)。這種不良狀態(tài)，除將大大縮短橋梁的使用壽命之外，有的已經(jīng)威脅著過(guò)往人車的安全而成為危橋，成了政府、管理部門和人民群眾關(guān)注、耽心的大事。
這些橋梁具有荷載等級(jí)低、使用年限長(zhǎng)的特點(diǎn)。從技術(shù)資料分析，大多數(shù)橋梁是三不知：1不知基底地質(zhì)；2不知基礎(chǔ)深度；3不知隱蔽部分的尺寸。從橋梁技術(shù)狀況分析，由于河床屢遭洪水沖刷，河床底部加深，橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)外露、沖空，產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致橋臺(tái)、拱圈產(chǎn)生附加應(yīng)力而出現(xiàn)開裂，有的甚至出現(xiàn)開合現(xiàn)象；有的橋梁由于橋臺(tái)較高，受行車及臺(tái)后土壓力的作用，橋臺(tái)出現(xiàn)開裂、凸肚等病害；橋面混凝土鋪裝層由于使用時(shí)間長(zhǎng)加之重車作用，導(dǎo)致開裂、剝落等病害。按橋梁技術(shù)狀況來(lái)評(píng)定大多屬三類橋梁。
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和重點(diǎn)工程的建設(shè)，目前公路橋梁所承受的負(fù)荷有3個(gè)特點(diǎn)：1交通量不斷增大；2重型車輛增加及超載現(xiàn)象嚴(yán)重；3超限運(yùn)輸?shù)某霈F(xiàn)和增加。按現(xiàn)在橋梁和運(yùn)輸狀況，橋梁的承載能力和通過(guò)的車輛荷載是公路與運(yùn)輸?shù)拿苤弧?br />
舊橋加固，提高舊橋的承載能力，確保交通運(yùn)輸?shù)陌踩悄壳昂徒窈竺媾R的任務(wù)。
2.橋梁下部結(jié)構(gòu)的主要問(wèn)題
橋梁下部結(jié)構(gòu)由橋墩、橋臺(tái)及其下部的基礎(chǔ)構(gòu)成。墩臺(tái)和基礎(chǔ)是橋梁的重要組成部分，是直接承受橋梁上部結(jié)構(gòu)的荷載，同時(shí)將荷載傳遞給地基的受力結(jié)構(gòu)。所以，橋梁下部結(jié)構(gòu)是橋梁的支承部分，又稱支承結(jié)構(gòu)。
橋臺(tái)使橋梁與路堤相連接，因此，它除了承受上部構(gòu)造的荷載外，還承受來(lái)自臺(tái)后路堤添土的土壓力。而橋墩所受的外壓力則比橋臺(tái)還要大些，除了承受上部構(gòu)造荷載外，還要承受風(fēng)力、流水壓力、冰壓力、浮力，以及在特殊情況下可能發(fā)生的船只或漂浮物的撞擊力等的作用。
橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)在長(zhǎng)年使用過(guò)程中，還將受到自然界各種因素的影響作用，如大氣、雨水的侵襲，洪水的沖刷。在地震區(qū)，還不可避免地受到地震力的作用。此外，由于過(guò)橋車輛的日益重型化，實(shí)際上部分活載標(biāo)準(zhǔn)已超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)范的負(fù)荷要求，墩臺(tái)的負(fù)擔(dān)在不斷地增加，經(jīng)常受到過(guò)重活載的作用。
這樣，橋梁墩臺(tái)和基礎(chǔ)在建造過(guò)程中或建成經(jīng)多年使用后，將會(huì)出現(xiàn)不同程度的損壞，產(chǎn)生各種缺陷。
2.1墩臺(tái)結(jié)構(gòu)的缺陷
墩臺(tái)結(jié)構(gòu)均位于上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)之間，是橋梁下部結(jié)構(gòu)的主體，多采用圬工或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。墩臺(tái)結(jié)構(gòu)由于具有將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞給基礎(chǔ)的功能，因此，墩臺(tái)容易受到上部結(jié)構(gòu)荷載增加和基礎(chǔ)出現(xiàn)缺陷的直接影響，尤其是，當(dāng)基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降、滑移、傾斜等現(xiàn)象時(shí)，將會(huì)使墩臺(tái)受到影響而產(chǎn)生很大的損壞。
墩臺(tái)損壞的主要形式是出現(xiàn)裂縫。常見的裂縫有水平裂縫、豎向裂縫及網(wǎng)狀裂縫等。
磚石砌體或鋼筋混凝土墩臺(tái)除常年受干燥、潮濕、寒暑、凍結(jié)冰害等氣候條件的影響外，還受到水、海水、酸、堿、火、熱等作用，從而產(chǎn)生裂縫、剝落、銹蝕等病害。此外，材料隨使用時(shí)間的增長(zhǎng)還會(huì)老化。
在船只及漂浮物的撞擊等突然外力作用下，墩臺(tái)會(huì)產(chǎn)生局部破壞，混凝土墩臺(tái)會(huì)產(chǎn)生脫落與剝離。
概括之，橋梁墩臺(tái)結(jié)構(gòu)的缺陷主要有：裂縫、剝落、空洞、鋼筋外露、銹蝕、老化、結(jié)構(gòu)的變形移位等。
2.2橋梁基礎(chǔ)的缺陷
橋梁基礎(chǔ)一般采用天然地基上的淺基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)以及混合基礎(chǔ)等深基礎(chǔ)。由于每類基礎(chǔ)所處的條件不盡相同，因此，根據(jù)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式及修建基礎(chǔ)地形的差異，所產(chǎn)生的缺陷也不完全相同。但從總的方面來(lái)說(shuō)，它有一定的規(guī)律性。橋梁基礎(chǔ)一般容易發(fā)生的主要缺陷有：
2.2.1基礎(chǔ)的沉降和不均勻沉降
由于地基的壓密下沉而引起的基礎(chǔ)沉降，這對(duì)于任何一座橋梁都將是難以避免的，在一定范圍內(nèi)這是正?，F(xiàn)象，而超出一定的范圍則將對(duì)橋梁產(chǎn)生有害的影響，在軟土地基上修建的橋梁基礎(chǔ)，由于經(jīng)常受到土基壓實(shí)下沉和地下水位升降等的影響，往往還會(huì)產(chǎn)生不均勻的沉降。
2.2.2基礎(chǔ)的滑移和傾斜
基礎(chǔ)由于經(jīng)常受到洪水的沖刷而產(chǎn)生滑移，沖刷深度由河流的河床縱坡與河床堆積物成分等因素所決定。一般很難預(yù)先估計(jì)沖刷有多深,事先必須經(jīng)過(guò)充分的調(diào)查，以探求其沖刷深度。另外，由于河床疏浚開挖，減少了橋臺(tái)臺(tái)前臨河面地基土層的側(cè)向壓力，也會(huì)使基礎(chǔ)產(chǎn)生側(cè)向滑移。
當(dāng)橋臺(tái)基礎(chǔ)建造于軟土地基上，而臺(tái)背填土超過(guò)一定高度且基礎(chǔ)構(gòu)造處理不當(dāng)時(shí)，作用于臺(tái)背的水平力增大，將導(dǎo)致地基失穩(wěn)，產(chǎn)生塑性流動(dòng)，使橋臺(tái)產(chǎn)生前移。當(dāng)基礎(chǔ)上下受力不均時(shí)，臺(tái)身也隨之產(chǎn)生不均勻的滑移，導(dǎo)致基礎(chǔ)出現(xiàn)傾斜。
產(chǎn)生滑移或傾斜的橋臺(tái)基礎(chǔ)，多為建造在軟土地基上的重力式橋臺(tái)、倒T式橋臺(tái)。沉井基礎(chǔ)也有產(chǎn)生前移的，這是由于沉井基礎(chǔ)施工時(shí)擾動(dòng)了地基且承受井背土壓力的寬度大，可又不能相樁基礎(chǔ)那樣，有使流動(dòng)土壓力從樁間擠過(guò)去的效果，所以作用于沉井基礎(chǔ)的流動(dòng)壓力比樁基礎(chǔ)的大，會(huì)引起其位移的幾率也大。
基礎(chǔ)產(chǎn)生的滑移或傾斜，在嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的破壞，起破壞形式有：
1、支座和墩臺(tái)支承面破壞以及梁從支承面上滑落下來(lái)。
2、伸縮縫裝置被破壞或使接縫寬度減少、伸縮功能減弱。
3、滑移量過(guò)大時(shí)，梁端與胸墻緊貼，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致胸墻破壞或梁局部壓屈。
2.2.3基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物的異常應(yīng)力和開裂
由于受力不均，往往會(huì)產(chǎn)生局部異常應(yīng)力，并導(dǎo)致橫向或縱向裂縫。在特殊外荷載的作用下，還會(huì)使基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物因出現(xiàn)異常應(yīng)力而產(chǎn)生局部破壞。
3.梁墩臺(tái)基礎(chǔ)的加固和改造
橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)在使用過(guò)程中，由于過(guò)橋車輛荷載的加重以及自然作用的影響，會(huì)使基礎(chǔ)產(chǎn)生沉陷、墩臺(tái)出現(xiàn)傾斜和過(guò)大的裂縫。為此，往往應(yīng)根據(jù)墩臺(tái)基礎(chǔ)不同的損壞程度，不同的結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行維修加固，以確保行車安全，延長(zhǎng)橋梁使用壽命。同時(shí)可避免拆除重建，從而減少投資，充分發(fā)揮現(xiàn)有橋梁的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)加固的常用方法有：鋼筋混凝土墩臺(tái)結(jié)構(gòu)套箍或護(hù)套加固法、橋臺(tái)滑移傾斜處理、人工地基加固法、擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法、增補(bǔ)樁基法、高壓噴射注漿法、灌漿法等。以及實(shí)際加固工程中常遇到的拱橋墩臺(tái)基礎(chǔ)加固法和橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)改造等。
3.1鋼筋混凝土墩臺(tái)結(jié)構(gòu)套箍或護(hù)套加固法
在橋梁墩臺(tái)出現(xiàn)貫通裂縫，防止裂縫的繼續(xù)發(fā)展，使之能正常使用，可用鋼筋混凝土圍帶或鋼筋進(jìn)行加固。加固時(shí)，一般在墩身上、中、下分段三道圍帶：其間距應(yīng)大致相當(dāng)于橋墩側(cè)面的寬度。每個(gè)圍帶的寬度，則根據(jù)裂縫情況和大小而定，常為墩臺(tái)高度的1/10左右，厚度采用10~20cm。為加強(qiáng)圍帶與墩臺(tái)的連接，應(yīng)在墩內(nèi)埋置直徑10~25cm的鋼銷，埋入深度為鋼銷直徑的20倍左右。把圍帶的鋼筋網(wǎng)扣在鋼銷上，埋鋼銷的孔眼要比銷徑大出15~20mm，先填滿銷孔再澆注混凝土，同時(shí)填塞裂縫。
當(dāng)墩臺(tái)損壞嚴(yán)重，如有嚴(yán)重裂縫及大面積表面破損、風(fēng)化和剝落時(shí)，則可采用圍繞整個(gè)墩臺(tái)設(shè)置鋼筋混凝土護(hù)套的方法進(jìn)行加固。
3.2橋臺(tái)滑移傾斜的處理
當(dāng)橋臺(tái)出現(xiàn)滑移傾斜時(shí)，可采用以下三種方法進(jìn)行加固：支撐法、新建輔助擋土墻法、減輕荷載法。
1.支撐法加固
當(dāng)墩臺(tái)因尺寸不足，難以承受臺(tái)石的土壓力而往橋孔方向產(chǎn)生傾斜或滑移的埋置式橋臺(tái)，可采用修筑撐壁法進(jìn)行加固。
對(duì)于單孔小跨徑橋臺(tái)，為防止橋臺(tái)滑移，可在兩臺(tái)之間加建水平支撐，如整跨漿砌片石撐板，或用鋼筋混凝土支撐梁進(jìn)行加固。
2.新建輔助擋土墻加固
對(duì)于因橋臺(tái)臺(tái)背水平土壓力太大而引起的橋臺(tái)傾斜，應(yīng)設(shè)法減少橋臺(tái)后壁的土壓力，可在臺(tái)背加建一擋土墻，以增強(qiáng)擋土墻能力。
3.減輕荷載法
筑于軟土地基上的橋臺(tái)，常由于填土較高，而受到較大側(cè)向土壓力的作用，從而使橋臺(tái)產(chǎn)生前移，以致發(fā)生傾斜。為此，一般可更換臺(tái)背填土，減少土壓力，既采用減輕橋臺(tái)基礎(chǔ)所受荷載的方法進(jìn)行加固。
3.3人工地基加固法
當(dāng)基礎(chǔ)下面的地基松軟，不能承受很大荷載，或上層土雖好，但深層土質(zhì)不良引起基礎(chǔ)沉陷時(shí)，可采用人工地基加固法以改善提高基礎(chǔ)的承載能力。
人工地基加固方法很多，一般常用的有砂樁法、樹根樁法、高壓噴射注漿法和灌漿法等。
1.砂樁法
當(dāng)軟弱基層較厚時(shí)，可用砂樁法改善地基的承載能力。加固施工時(shí)，將鋼管或木樁打入基礎(chǔ)周圍的軟弱土層中，然后將樁拔出，灌入經(jīng)過(guò)干燥的粗砂，進(jìn)行搗實(shí)，做成砂樁。達(dá)到提高不的密實(shí)度的目的。
在含水飽和的砂土或粉土中，由于容易坍孔，灌砂困難，亦可采用砂袋套管法與振沖法加固地基。
2.樹根樁法
樹根樁是一種小直徑鉆孔灌注樁，其直徑通常為100~250mm，有時(shí)也采用300mm。先利用鉆機(jī)鉆孔，滿足設(shè)計(jì)要求后，放入鋼筋或鋼筋籠，同時(shí)放入注漿管，用壓力注入水泥漿或水泥砂漿而成樁，也可放入鋼筋籠后再灌入碎石，然后注入水泥漿或水泥砂漿而成樁。小直徑鉆孔灌注樁也有稱微型樁。小直徑鉆孔灌注樁可以豎向、斜向設(shè)置、網(wǎng)狀布置如樹根狀，故稱樹根樁。
樹根樁技術(shù)是20世紀(jì)30年代初由意大利的Fondedile公司的F.Lizzi首創(chuàng)，隨后在各國(guó)得到應(yīng)用。
3.高壓噴射注漿法
高壓噴射注漿法是將帶有特殊噴嘴的注漿管置于土層預(yù)定深度，以高壓噴射流使固化漿液與土體混合、凝固硬化加固地基的方法。
4.灌漿法
灌漿法是墩臺(tái)基礎(chǔ)之下，在墩臺(tái)中心直向或斜向鉆空或打入管樁，通過(guò)孔眼及關(guān)孔，用一定壓力把各種漿液注入土層中，通過(guò)漿液凝固，把原有松散的土固結(jié)為有一定強(qiáng)度和防滲透性能的整體或把巖石裂縫堵塞起來(lái)，從而加固地基、提高地基承載力的一種加固法。灌漿法加固橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)，所采用的方法和灌漿材料一般因地質(zhì)情況的不同而異。
3.4擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法
擴(kuò)大橋梁基礎(chǔ)底面積的方法，稱為擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法。此法適用于基礎(chǔ)承載力不足或埋置太淺，而墩臺(tái)又是圬工或混凝土剛性實(shí)體式基礎(chǔ)時(shí)的情況。擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積應(yīng)由地基強(qiáng)度驗(yàn)算確定。當(dāng)?shù)鼗鶑?qiáng)度滿足要求而缺陷僅僅表現(xiàn)為不均勻沉降變形過(guò)大時(shí)，采用擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積的加固，主要由地基變形計(jì)算來(lái)加以選定。
擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法可按下列順序進(jìn)行：
（1）常在必須加寬的范圍內(nèi)先打板樁圍堰，如墩臺(tái)基底地基土不好時(shí)，應(yīng)做必要的加固。
（2）挖去堰內(nèi)土體，只挖至必要的深度。
（3）在堰內(nèi)把水抽干后，鋪砌石塊（漿沏）或做混凝土基礎(chǔ)。
（4）新舊基礎(chǔ)要注意牢固結(jié)合，施工時(shí)，可加設(shè)聯(lián)系鋼筋或插以鋼銷，以使加固擴(kuò)大基礎(chǔ)和舊基礎(chǔ)牢固的結(jié)合成一整體。
3.5增補(bǔ)樁基法
在樁式基礎(chǔ)的周圍補(bǔ)加鉆孔樁或打入鋼筋混凝土預(yù)制樁并擴(kuò)大原承臺(tái)，以此提高基礎(chǔ)承載力、增加基礎(chǔ)穩(wěn)定性.。這種加固法稱為增補(bǔ)樁基加固法。
增加樁基法加固墩臺(tái)基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)是不需要抽水壩等水下施工作業(yè),且加固效果顯著。其缺點(diǎn)四需搭設(shè)打樁架和開鑿橋面，對(duì)橋頭原有架空線路及陸上，水上交通均有影響。
對(duì)單排架樁式橋墩采用打樁加固時(shí)，如原有樁距較大（在4~5倍樁徑時(shí)），可在樁間插樁。如原有樁距較小且通航凈跨允許縮小時(shí)，可在原排架兩側(cè)增加樁數(shù)，成為三排式的墩樁。
如在樁間加樁，可鑿除原有蓋梁并澆筑新蓋梁，將新舊樁頂連接起來(lái)。但此時(shí)必須檢查原有蓋梁在加樁頂部能否承受與原來(lái)方向相反的彎矩，如不能承受則必須加固原有蓋梁或重新澆筑蓋梁。加固原有蓋梁是，可在蓋梁頂部增設(shè)鋼筋。
當(dāng)橋臺(tái)垂直承載里不足時(shí)，一般可在臺(tái)前增設(shè)一排樁并澆筑蓋梁，以分擔(dān)上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的壓力。打樁時(shí)，可利用原有橋面作腳手架，在橋臺(tái)上開洞插樁。增澆的蓋梁可單獨(dú)受力，也可連接在一起，使舊蓋梁，舊樁及新樁一起受力。
例如，某橋因疏浚河道導(dǎo)致橋臺(tái)樁基太淺，危及行車安全。因此，采取在臺(tái)前加三根鉆孔樁的加固措施。在新加樁上重新澆筑新蓋梁，使新加蓋梁與舊橋臺(tái)蓋梁同時(shí)受力，從而提高了該橋的承載能力和穩(wěn)定性。該橋施工時(shí)，維持半邊交通，在橋面上開鑿三個(gè)洞，直徑1米，橋面上設(shè)鉆孔樁施工腳手，施工完畢后將橋面修復(fù)，省工省料。新臺(tái)蓋梁施工時(shí)比愿臺(tái)蓋梁略低一些，這樣不必將橋梁上部結(jié)構(gòu)頂升抬起。施工完畢時(shí)新臺(tái)蓋梁并未受力，當(dāng)舊橋臺(tái)有沉陷時(shí)，新樁舊樁就可共同受力。該橋采用此法加固后，運(yùn)營(yíng)正常并沒有出現(xiàn)任何病變，說(shuō)明加固效果很好。
3.6高壓噴射注漿法
高壓注漿法20世紀(jì)60年代創(chuàng)始于日本，是利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的注漿管伸至土層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使?jié){液或水以200MPa左右的高壓流從噴嘴中射出來(lái)，沖擊破壞土體，同時(shí)鉆桿以一定速度漸漸向上提升，將漿液與土粒強(qiáng)制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成一個(gè)固結(jié)體。固結(jié)體的形態(tài)與噴射流的移動(dòng)方向有關(guān)。一般分為旋轉(zhuǎn)噴射，定向噴射和擺動(dòng)噴射三種。
施噴法施工時(shí)，噴嘴-面噴射-面旋轉(zhuǎn)并提升，固結(jié)體形呈圓柱狀。主要用于加固地基，提高地基的強(qiáng)度，改善土的變形性質(zhì)；也可組成閉合的帷幕，用于截阻地下水流和治理流沙。旋噴法施工后，在地基中形成圓柱體，稱為旋噴樁。
定噴法施工時(shí)，噴嘴-面噴射-面提升，噴射的方向固定不變，固結(jié)體形如板狀或壁狀。
擺噴法施工時(shí)，噴嘴-面噴射-面提升，噴射的方向呈較小角度來(lái)回?cái)[動(dòng)，固結(jié)體形如較厚墻體。
而在橋梁基礎(chǔ)加固工程中，應(yīng)用較多的是高壓旋噴法。
1. 高壓噴射注漿法的工藝類型
高壓噴射注漿法的工藝類型主要有如下四種：（1）單管法；（2）二重管法；（3）三
重管法；（4）多重管法。
2. 高壓噴射注漿法的特點(diǎn)
高壓噴射注漿的特點(diǎn)如下：（1）適用范圍交廣；（2）施工簡(jiǎn)便；（3）可控制固結(jié)體
形狀；（4）可垂直、傾斜和水平噴射；（5）耐久性較好；（6）料源廣闊；（7）設(shè)備簡(jiǎn)單。
3. 高壓噴射注漿法的適用范圍
高壓噴射注漿法的適用范圍如下：（1）土質(zhì)條件適用范圍：主要適用于處理淤泥、
淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、黃土、砂質(zhì)填土和碎石土等地基；（2）工程適用范圍：高壓噴射注漿法的適用范圍很廣，宜作為地基加固和基礎(chǔ)防滲之用，而在橋梁工程中主要用于橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)的加固以及作為防滲帷幕、提高地基承載力。
（一）加固機(jī)理
高壓噴射注漿的加固機(jī)理主要有如下三方面。
1 高壓噴射流對(duì)土體的破壞作用
破壞土體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的最主要因素是噴射動(dòng)壓。噴射流在終期區(qū)域能量衰減很大，不能直接沖擊土體使土粒剝落，但能對(duì)有效射程的邊界土產(chǎn)生擠壓力，對(duì)四周土有壓密作用，并使部分漿液進(jìn)入土粒之間的孔隙里，使固結(jié)體與四周土緊密相依，不產(chǎn)生脫離現(xiàn)象。
2 水，氣同軸噴射流對(duì)土的破壞作用
單射流雖然具有巨大的能量，但由于壓力在土中急劇衰減，因此破壞土的有效射程較短致使旋噴固結(jié)體的直徑較小。
當(dāng)在噴嘴出口的高壓水噴射流的周圍加上圓筒狀空氣射流，進(jìn)行水，氣同軸噴射時(shí)，空氣流使水或漿的高壓噴射流從破壞的土體上將土粒迅速吹散，使高壓噴射流的噴射破壞條件得到改善，阻力大大減小，能量消耗降低，因而增大了高壓噴射流的破壞能力，形成的旋噴固結(jié)的直徑較大。高速空氣具有防止高速射流動(dòng)壓急劇衰減的作用。
3 水泥與水的固結(jié)機(jī)理
水泥與水?dāng)嚢韬螅紫犬a(chǎn)生鋁酸三鈣水化物和氫氧化鈣，它們可溶于水，但溶解度不高，很快就達(dá)到飽和，這種化學(xué)反應(yīng)連續(xù)不斷地進(jìn)行，就析出一種膠質(zhì)物體。這種膠質(zhì)物體有一部分混在水中懸浮，后來(lái)就包圍在水泥微粒的表面，形成一層膠凝薄膜。所生成的硅酸二鈣水化物幾乎不溶于水，只能以無(wú)定形的膠質(zhì)包圍在水泥微粒的表層，另一部分滲入水中。而由水泥各種成分所生成的膠凝膜，逐漸發(fā)展起來(lái)成為膠凝體，此時(shí)表現(xiàn)為水泥的初凝狀態(tài)，開始有膠粘的性質(zhì)。此后，水泥各成分在不缺水，不干涸的情況下，繼續(xù)不斷按上述水化程序發(fā)展，增強(qiáng)和擴(kuò)大，從而產(chǎn)生下列現(xiàn)象：（1）膠凝體增大并吸收水分，使凝固加速，結(jié)合更密；（2）由于微晶的產(chǎn)生進(jìn)而生出結(jié)晶體，結(jié)晶體與膠凝體相互包圍滲透并達(dá)到一種穩(wěn)定狀態(tài)，這就是硬化的開始；（3）水化作用繼續(xù)深入到水泥微粒內(nèi)部，是未水化部分再參加以上的化學(xué)反應(yīng)，直到完全沒有水分以及膠質(zhì)凝固和結(jié)晶充盈為止。但無(wú)論水化時(shí)間持續(xù)多久，很難將水泥微粒內(nèi)核全部水化，所以水化過(guò)程是一個(gè)長(zhǎng)久過(guò)程。加固后的土體固結(jié)強(qiáng)度高，質(zhì)量略大，滲透系數(shù)小
（二）施噴法加固墩臺(tái)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)
用噴射法加固橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)，一般是因?yàn)槎张_(tái)基礎(chǔ)在設(shè)計(jì)時(shí)或施工中存在某些缺陷，對(duì)地基的承載能力估計(jì)不足，已發(fā)生橋梁正常使用時(shí)不允許的下沉?；蛘哒f(shuō)因?yàn)槭褂脳l件改變?nèi)绾奢d等級(jí)提高，使其地基承載能力不能適應(yīng)。加固的方法一般都是在墩臺(tái)基礎(chǔ)的襟邊或底版下鉆孔，施噴成圓樁體，并和原地基連成整體，增加地基的承載力，達(dá)到加固的目的。
用施噴法對(duì)舊橋墩臺(tái)進(jìn)行加固時(shí)，與前述其他加固方法情況相同，原有橋梁的全部重力都是已壓在原有地基上的。地基是在承受著構(gòu)筑物已有的全部重力的情況下進(jìn)行加固施工的。因此，若被加固的橋梁構(gòu)筑物沒有受到新的荷載作用，施噴固結(jié)體最初是幾乎不受力的。只是由于時(shí)間的推移，原有地層在恒壓力的作用下，土體產(chǎn)生徐變或滑移，使原土體承受的一部分壓力轉(zhuǎn)移到剛性較大的旋噴固結(jié)體上，但這種轉(zhuǎn)移是不大的。因此，只有構(gòu)筑物新增加荷載時(shí)，才為旋噴固結(jié)體所承受。
總的來(lái)說(shuō)，用旋噴法加固后的地基，具有下列特點(diǎn)：固結(jié)體和原土層共同受力；固結(jié)體的變形模量較土層大很多倍；固結(jié)體和土體的受力在時(shí)間上不同步。一般是土體已達(dá)到或接近其極限強(qiáng)度以后，固結(jié)體才進(jìn)入工作狀態(tài)。
由于這些特點(diǎn)的存在，舊橋墩臺(tái)基礎(chǔ)用旋噴法加固設(shè)計(jì)計(jì)算可參照下述進(jìn)行。
1對(duì)加固前墩臺(tái)基礎(chǔ)承載能力進(jìn)行計(jì)算
墩臺(tái)基礎(chǔ)的加固，大體上可分為兩種情況：一種是橋結(jié)構(gòu)正在建造或運(yùn)用過(guò)程中?；A(chǔ)發(fā)生較大的均勻或不均勻下沉，已危及橋梁結(jié)構(gòu)的正常使用；另一種是目前使用狀況良好，但考慮到橋梁要通過(guò)更大載重的車輛，地基承載力不能滿足進(jìn)一步發(fā)展的需求。兩種情況對(duì)原有地基的極限承載力的估算方法是有所不同的。
1）對(duì)目前已不能滿足使用要求的橋梁構(gòu)筑物地基承載力的估算方法
對(duì)已發(fā)生病害的墩臺(tái)基礎(chǔ)，在加固前除收集有關(guān)工程設(shè)計(jì)所需的各項(xiàng)資料外，還應(yīng)對(duì)工程的病害歷史和現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查分析。根據(jù)病害發(fā)生，發(fā)展的程度，推算出現(xiàn)有地基的承載能力。
如現(xiàn)有地基承受的荷重為W1，基礎(chǔ)底面積為A，則基礎(chǔ)底面積現(xiàn)有應(yīng)力σ為：
σ =W1/A
由于基礎(chǔ)已發(fā)生下沉并危及正常使用，因此地基的現(xiàn)有應(yīng)力必然已經(jīng)超過(guò)地基的極限承載能力，則地基實(shí)有的極限承載力（σ0）肯定較σ值小：
σ0 =α*σ
式中：α——稱為現(xiàn)有地基支承系數(shù)（α<1.0），視病害程度，α取0.8~0.95之間。
對(duì)下沉較小或目前已基本穩(wěn)定的地基，加固后原土層的承載力，建議取σ0=0.95（W/A）；對(duì)下沉速度很快或下沉正在迅速發(fā)展的地基，其原有土層的承載力可取σ0=0.8（W/A）；一般情況下，則介于兩者之間。
2） 對(duì)于目前沒有病害僅為提高荷載等級(jí)需加固的地基承載力確定方法
對(duì)于目前沒有病害，僅為提高橋梁荷載等級(jí)而需加固的橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)，其地基承載能力的確定有如下兩種方法：一是按地質(zhì)鉆孔或土工試驗(yàn)所給出的土體板限強(qiáng)度σ0；二是依據(jù)規(guī)范提出的“經(jīng)過(guò)多次壓實(shí)，未受破壞的舊橋基”其允許承載力可給予提到的方法確定。
2 旋噴法加固危及正常使用的橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算
采用旋噴法加固危及正常使用的橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)時(shí)，其設(shè)計(jì)計(jì)算可按下列步驟進(jìn)行：
（1）用地質(zhì)鉆探的方法確定基巖或硬層的埋藏深度，決定旋噴固結(jié)體的性質(zhì)。若基巖較淺，則可設(shè)計(jì)為支承樁；若基巖較深，則可設(shè)計(jì)為摩擦樁。
（2）在現(xiàn)場(chǎng)選取各層土樣，按加固需要和現(xiàn)場(chǎng)可能達(dá)到的水泥，土，水三者之比進(jìn)行配方試驗(yàn)，決定固結(jié)體材料強(qiáng)度σ樁。
（3）計(jì)算加固所必需的固結(jié)總面積A樁：
A樁=W1-σ0A/（σ樁/K1）-σ0
式中：K1——樁柱的安全系數(shù)，一般按樁基采用K1=2.0。
也可使用正常的地基加固驗(yàn)算方法：
A樁=K2W1-σ0A/σ樁-σ0
式中：K2——地基承載安全系數(shù)，由于橋梁墩臺(tái)是以恒載為主的建筑物，而且σ0又比較確切，因此K2可以比有關(guān)規(guī)范值略小，建議K2=1.5~1.3。
（4）旋噴注漿加固總面積A樁求得以后，可以試驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)公式法確定旋噴固結(jié)
體的有效直徑（D）。
如采用單管法，對(duì)0〈N≤5cm的粘性土：
D=1.3（1/2- N2/200）
對(duì)5〈N〈15砂性土：
D=1/700（350+10N-N2）
式中：D——有效直徑，m：
N——土的標(biāo)準(zhǔn)貫入度。
有了直徑便可算出加固所需的旋噴樁樁數(shù)n:
n =A樁/F =A樁/0.25πD2 =1.273A樁/D2
（5）旋噴樁數(shù)算出后，即可進(jìn)行孔位的布置。
3 旋噴法加固未發(fā)生病變而為提高荷載等級(jí)的墩臺(tái)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算
當(dāng)采用旋噴法加固未發(fā)生病變而為提高荷載等級(jí)的墩臺(tái)基礎(chǔ)時(shí)，其設(shè)計(jì)計(jì)算步驟如下。
（1） 定出橋梁結(jié)構(gòu)物將來(lái)使用時(shí)所需支承的最大荷載W最大。
（2） 標(biāo)出現(xiàn)在加固前地基所承受的荷載W現(xiàn)在。
（3） 假定加固后結(jié)構(gòu)新增加的荷載全部由固結(jié)體所承受：
W樁 =W最大-W現(xiàn)在
（4） 加固所需的樁柱的總面積：
A樁= W最大-W現(xiàn)在/σ樁/K3
式中：K3——加固固結(jié)體的安全系數(shù)，建議取K3=2.0；
σ樁——固結(jié)體的抗壓板限強(qiáng)度，按配方試驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)承載力試驗(yàn)確定。
（5） 所需固結(jié)體總面積確定后，即可決定固結(jié)體的有效直徑D。
如采用單管法，對(duì)0〈N≤5cm的粘性土：
D=1.3（1/2- N2/200）
對(duì)5〈N〈15砂性土：
D=1/700（350+10N-N2）
式中：D——有效直徑，m：
（6） 決定樁數(shù)n:
n =1.273A樁/D2
（7） 進(jìn)行樁位布置。
（三）旋噴法加固橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)的施工
1. 施工機(jī)具設(shè)備
高壓噴射注漿的施工機(jī)具及設(shè)備由高壓發(fā)生裝置、鉆機(jī)注漿、特種鉆桿和高壓管路等組成。
注漿特種鉆桿包括單管、二重管、三重管及多重管，均由導(dǎo)流器、鉆桿和噴頭三部分組成。
單管導(dǎo)流器噴管的總進(jìn)口安裝在鉆桿的頂部，其作用是把不能轉(zhuǎn)動(dòng)的高壓膠管和要旋轉(zhuǎn)的鉆桿噴頭連接起來(lái)，并把高壓漿液無(wú)滲漏地從膠管輸送給鉆桿噴頭。
二重管的導(dǎo)流器有兩個(gè)通道，分別將漿液和壓縮空氣輸送到鉆桿內(nèi)，旋噴作業(yè)時(shí)，外殼不動(dòng)，芯管隨鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)。
三重管導(dǎo)流器外殼有三個(gè)卡口式活接頭，通過(guò)軟管與高壓泵、空壓機(jī)、泥漿泵連接。
2. 施工程序和操作要點(diǎn)
采用旋噴注漿法加固橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)施工的一般程序?yàn)椋恒@機(jī)就位、鉆孔、插管、旋噴作業(yè)、沖洗等五道。
旋噴施工的操作要點(diǎn)如下：
（1） 旋噴前檢查高壓設(shè)備和管路系統(tǒng)，其壓力和流量必須滿足設(shè)計(jì)要求。
（2） 垂直施工時(shí)，鉆機(jī)的傾斜度一般不得大于1.5%。
（3） 在插管和旋噴過(guò)程中，要注意防止噴嘴被堵，在拆卸或安裝注漿管時(shí)動(dòng)作要
快。
（4） 旋噴時(shí)，要做好壓力、流量和噴漿量的量測(cè)工作 ，并按要求逐項(xiàng)記錄。
（5） 拆卸鉆桿繼續(xù)旋噴時(shí)，要注意保持鉆桿有0.1m的搭接長(zhǎng)度，不得使旋噴固結(jié)體脫節(jié)。
加固實(shí)例：
本單位現(xiàn)在建奉化三高連接線應(yīng)部分橋梁座落在軟基段，因此需對(duì)橋梁下部進(jìn)行加固，以本工程AK5+297中橋?yàn)槔?br />
工程概況：
1.1、本工程的水泥攪拌樁處理集中在AK5+291（AK5+314）中橋的橋頭兩端，處理方式為水泥攪拌樁結(jié)合土工格柵處理方式，水泥攪拌樁直徑50cm，處理深度為7m，間距有1.5m、2.0m，水泥用量為50kg/m。主要工程量情況分布見下表：
路段樁號(hào) 碎石墊層
（m3） 預(yù)壓與超載預(yù)壓
（m3） Φ50水泥攪拌樁
（m） 土工格柵
（m2） 備注
AK5+242～AK5+262 288 415 2254 668 左橋頭加固段
AK5+242～AK5+265 331 478 1428 768 右路橋過(guò)度段
AK5+265～AK5+285 288 415 2254 668 右橋頭加固段
AK5+319～AK5+339 315 415 2100 722 左橋頭加固段
AK5+339～AK5+362 362 478 1368 830 左路橋過(guò)度段
AK5+342～AK5+362 315 415 2100 722 右橋加固段
地質(zhì)條件：
屬濱海淤積平原，表層為1.5m左右的硬殼層，以下為淤泥，厚度5～8米左右，以下為硬塑性粘土、中～密實(shí)的碎石層、含礫亞粘土，性質(zhì)較好～好，底部為基巖，性質(zhì)較好。
水泥攪拌樁施工工藝：
采用二次噴漿、四次攪拌的施工工藝，提升攪拌速率不大于1.0m/min，下沉速率不大于0.8m/min。
其成樁工序包括：放樣定位、開挖基槽、樁機(jī)就位、預(yù)攪下沉、注漿提升攪拌、重復(fù)攪拌等各個(gè)環(huán)節(jié)。
工藝流程見下圖：
樁機(jī)就位
預(yù)攪下沉
提升注漿攪拌
復(fù)攪下沉
提升攪拌注余漿
清洗、移位
制備灰漿
其主要工藝：
1、定位：深層攪拌樁機(jī)移到指定樁位，對(duì)中并使樁機(jī)保持水平。
2、預(yù)攪下沉：待深層攪拌機(jī)的水循環(huán)正常后，起動(dòng)攪拌樁機(jī)切土下沉，下沉速度由作業(yè)電機(jī)的電流控制，工作電流不能大于70A。
3、制備水泥漿：待深層攪拌樁下沉到一定深度時(shí)，即開始按設(shè)計(jì)確定的配合比拌制水泥漿，每根樁水泥漿可分?jǐn)?shù)次拌制，并在壓漿前將水泥漿及時(shí)放入集料斗中，保證水泥漿不離析。
4、提升噴漿攪拌：深層攪拌下沉到設(shè)計(jì)深度時(shí)，開啟灰漿泵，將水泥漿壓入地基中，在樁底坐漿30秒，并邊噴邊攪拌，同時(shí)嚴(yán)格按照試樁確定的提定的提長(zhǎng)速度提長(zhǎng)攪拌機(jī)軸。
4、重復(fù)下沉攪拌：深層攪拌機(jī)軸提各到樁頂標(biāo)高時(shí)，集料斗中的水泥漿應(yīng)排空，為使軟土層和水泥漿充分?jǐn)嚢杈鶆颍俅螌嚢铏C(jī)軸邊攪拌邊鉆入土中至設(shè)計(jì)深度后，再將攪拌機(jī)重復(fù)以上工藝。
深層攪拌樁施工：
1、水泥攪拌樁所用水泥標(biāo)號(hào)為p.o32.5號(hào)，施工前將水泥生產(chǎn)廠家的質(zhì)檢單送交監(jiān)理工程師，經(jīng)同意后使用。正式開工前，在路基以外打入一組試驗(yàn)樁，試驗(yàn)樁為兩根，水泥摻入量為50kg/延米。在打入試驗(yàn)樁的過(guò)程中注意：
a、檢驗(yàn)機(jī)具性能和施工工藝各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，并進(jìn)行實(shí)際標(biāo)定，有關(guān)技術(shù)參數(shù)及時(shí)提供現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師，以作為控制水泥攪拌樁質(zhì)量的依據(jù)。
b、對(duì)試驗(yàn)樁進(jìn)行單樁承載力和復(fù)合地基承載力測(cè)試，有關(guān)測(cè)試事宜提前與設(shè)計(jì)人聯(lián)系。
c、試驗(yàn)樁所用水泥與施工所用水泥一致。
d、水泥攪拌樁機(jī)需配備電子記錄設(shè)備。
e、檢驗(yàn)機(jī)具性能和施工工藝各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，并進(jìn)行實(shí)際標(biāo)定，有關(guān)技術(shù)參數(shù)及時(shí)提供現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師，以作為控制攪拌樁質(zhì)量的依據(jù)。
2、深層水泥攪拌樁施工前，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工大致找平。軟基處理范圍如有地下管線，及時(shí)與有關(guān)單位聯(lián)系管線遷移事宜，管線遷移完畢后再進(jìn)行施工。如管線不能遷移，需報(bào)驗(yàn)，避免在管線位置上施工。
3、水泥攪拌樁在施工前做好機(jī)具準(zhǔn)備，參照《軟土地基深層旋噴加固法技術(shù)規(guī)程》所規(guī)定的程序上報(bào)。
4、灰漿泵輸漿量，灰漿經(jīng)輸漿管到達(dá)噴漿口時(shí)間以及鉆頭起吊提升速度按試驗(yàn)標(biāo)定參數(shù)進(jìn)行。
5、泥漿制備時(shí)必須根據(jù)實(shí)驗(yàn)樁所確定的工藝參數(shù)及刻度尺寸進(jìn)行，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求的水灰比進(jìn)行施工。
6、 灰漿泵輸漿量，灰漿經(jīng)輸漿管到達(dá)噴漿口時(shí)間以及起吊提升速度按試驗(yàn)標(biāo)定參數(shù)進(jìn)行。
7、 攪拌樁下沉?xí)r一般不應(yīng)沖水，當(dāng)個(gè)別土層較硬攪拌下沉太慢時(shí)，可少量加水，凡經(jīng)輸漿管沖水下沉的水泥攪拌樁，噴漿提升前必須將噴漿管內(nèi)的水排清。
8 、前臺(tái)操作與后臺(tái)供漿應(yīng)密切配合，前臺(tái)攪拌機(jī)噴漿提升的次數(shù)和速度與試驗(yàn)樁已標(biāo)定的施工工藝參數(shù)相吻合。當(dāng)后臺(tái)供漿停機(jī)時(shí)，及時(shí)通知前臺(tái)，以防止斷樁和缺漿，并使攪拌樁機(jī)下沉至停漿點(diǎn)以下0.5m，待恢復(fù)供漿時(shí)再噴漿提升。停機(jī)后3小時(shí)，將輸漿管拆下，妥為清洗。
9、當(dāng)攪拌樁樁頂接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，應(yīng)特別注意樁頭的施工質(zhì)量，攪拌機(jī)自地面以下1m噴漿攪拌提升出地面時(shí)，宜應(yīng)慢速，當(dāng)噴漿口離地面0.5m時(shí)，宜停止提升，攪拌10秒-20秒，以保證樁頭密實(shí)均勻。
10、水泥攪拌樁施工時(shí)施工現(xiàn)場(chǎng)合理設(shè)置排水溝，將廢棄泥漿由排水溝排至指定位置，防止污染周邊環(huán)境。施工時(shí)應(yīng)注意合理安排時(shí)間，盡量避免夜間施工，減少噪音對(duì)附近居民的影響。
11、水泥攪拌樁施工完畢養(yǎng)護(hù)一個(gè)月，經(jīng)檢測(cè)合格后開始鋪筑50cm碎石墊層，首先施工下層30cm，然后鋪筑一道TGS80-60土工格柵，再施工上層20cm碎石，然后從第二層起，按路基要求填筑至路基定面，再按S4-6設(shè)計(jì)規(guī)定高度堆載預(yù)壓高度堆載預(yù)壓。
3.7灌漿法
灌漿法創(chuàng)始于1802年，法國(guó)工程師采用灌注黏土和水硬石灰漿的方法修復(fù)了一座受沖刷的水閘。此后，灌漿法已成為地基加固中的一種廣泛使用的方法。
灌漿法是指利用液壓，氣壓或化學(xué)原理通過(guò)注漿管把漿液均勻地注入橋梁地基中，漿液以填充，滲透和橋密等方式，趕走土粒間或巖石裂隙中的水分和空氣后占據(jù)其位置，經(jīng)人工控制一定時(shí)間后，漿液將原來(lái)松散的土粒或裂隙膠成一個(gè)整體，形成一個(gè)結(jié)構(gòu)新，強(qiáng)度大，防水性能好和化學(xué)穩(wěn)定性良好的“結(jié)石體”
（一）灌漿材料
灌漿工程中所用的漿液是由主劑、溶劑及各種外加劑混合而成，通常所指的灌漿材料，是指漿液中所指的主劑。
灌漿材料常分為粒狀漿材和化學(xué)漿材兩個(gè)系統(tǒng)。
粒狀漿材主要包括純水泥漿、粘土水泥漿及水泥砂漿三種，這些漿材容易取得，成本低廉，故在橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)加固中應(yīng)用較多。為了改善粒狀漿材的性質(zhì)，以適應(yīng)各種自然條件和不同灌漿目的的需要，還常在漿液中摻入各種外加劑。
（1）水泥。灌漿工程中應(yīng)用最廣泛的是普通硅酸鹽水泥，某些特殊條件下還采用礦渣水泥，火山灰水和抗硫酸鹽水泥等。
（2）水的作用和要求。水的作用有兩種：一是將固態(tài)水泥變成懸浮液，以供灌注；二是對(duì)水泥顆粒水解和水化，使化合物形成晶體并相互結(jié)合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而把水泥漿逐漸形成具有一定力學(xué)強(qiáng)度的結(jié)石。
（3）砂的作用和要求。在較大的孔隙和裂隙中灌注漿時(shí)，常在水泥漿中加砂以形成經(jīng)濟(jì)的漿液。有時(shí)為了防止?jié){液擴(kuò)散過(guò)遠(yuǎn)，還可用摻砂的方法提高漿液的固體含量和降低其含水量，從而使?jié){液獲得較高的摩擦剪切強(qiáng)度。
化學(xué)漿材的品種很多，包括環(huán)氧樹脂類，甲基丙烯酸酯類，聚氨脂類，丙烯胺類，水質(zhì)素類和硅酸鹽類等。
（二）灌漿分類
根據(jù)灌漿機(jī)理，灌漿法可分為下述幾類：
1 滲入性灌漿
在灌漿壓力作用下，灌液克服各種阻力，滲入橋梁地基的孔隙或裂縫中，地基土層結(jié)構(gòu)基本不受擾動(dòng)和破壞。滲入性灌漿適用于存在孔隙或裂縫的地基土層，如砂石地基等。對(duì)顆粒型漿液，其顆粒尺寸必須能進(jìn)入孔隙或裂縫中，因此存在可灌性問(wèn)題。可灌性用可灌比值 表示，對(duì)沙礫石地基：
N=D15/d85<10~15
式中：D15——沙礫石中含量為15%的顆粒尺寸
d85——灌漿材料中含量為85%的顆粒尺寸
也可用滲透系數(shù) 來(lái)間接評(píng)價(jià)：當(dāng)K>（2~3）*10-1cm/s時(shí)，可用水泥漿液；當(dāng)K〉（5~6）*10-2時(shí)，可用水泥黏土漿。
另外，漿液的黏度對(duì)滲入性灌漿影響較大。粘度越大，其流動(dòng)阻力也越大。因此，需要較高的壓力以克服其流動(dòng)阻力，而且只能灌注較大的孔隙尺寸。除丙凝等少數(shù)漿液外，多數(shù)漿液的粘度隨時(shí)間而增加，在灌漿過(guò)程中應(yīng)于重視。
在滲入性灌漿中，影響漿液擴(kuò)散范圍的因素有地基地層的滲透系數(shù)，漿液的粘度，灌漿壓力，灌注時(shí)間等。各國(guó)學(xué)者對(duì)灌漿漿液擴(kuò)散范圍提出許多計(jì)算理論，如球形擴(kuò)散理論，柱形擴(kuò)散理論和袖閥管理論等。上述理論對(duì)天然地層都做了一些簡(jiǎn)化，而天然地層情況往往較復(fù)雜，故在橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)加固工程中，一般還是以現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)確定灌漿壓力，灌漿時(shí)間和漿液擴(kuò)散范圍的關(guān)系，并從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面綜合分析，作出灌漿設(shè)計(jì)。
2 劈裂灌漿
依靠較高的灌漿壓力，使?jié){液能克服地基中初使應(yīng)力和土體抗拉強(qiáng)度，使土體沿垂直于小主應(yīng)力的平面或土體強(qiáng)度最弱的平面上發(fā)生劈裂，使?jié)B入性灌漿不可灌的土體可順利灌漿，增大漿液擴(kuò)散范圍，達(dá)到地基加固目的。
對(duì)巖石地基，目前常用的灌漿壓力尚不能使新鮮巖體產(chǎn)生劈裂，主要是使原有隱裂縫或微細(xì)裂縫產(chǎn)生擴(kuò)張。
對(duì)于沙礫石地基，其透水性較大，漿液滲入漿引起超靜水壓力，到一定深度后將引起沙礫石層的見剪切破壞，土體產(chǎn)生劈裂。
對(duì)粘性土地基，在具有較高灌漿壓力的漿液作用下，土體可能沿垂直于小主應(yīng)力的平面產(chǎn)生劈裂，漿液沿劈裂面擴(kuò)散，并使劈裂面延伸.在荷載作用下，地基中各點(diǎn)小主應(yīng)方向是變化的，而且應(yīng)力水平不同。在劈裂灌漿中，劈裂縫的發(fā)展走向較難估計(jì)。
3 壓密灌漿
在地基中灌入較濃的漿液，漿液迫使注漿附近土體壓密而形成漿泡。開始灌漿壓力基本上沿徑向擴(kuò)散，隨著漿泡的擴(kuò)大，灌漿壓力的增大，便會(huì)發(fā)生較大的上抬力。壓密灌漿形成的上抬力能使地面上抬，或使下沉的橋梁墩臺(tái)回升。壓密灌漿是用濃漿液置換和擠密土體的過(guò)程。
壓密灌漿常用于砂土地基，粘土地基中若有較好的排水條件也可采用壓密灌漿。
壓密灌漿形成的漿泡形狀與土的物理力學(xué)性質(zhì)，地基土的均勻性,灌漿壓力,灌漿速度等有關(guān).漿泡形狀在均質(zhì)地基中長(zhǎng)為球行或圓柱狀,漿炮橫截面直徑可達(dá)1.0米或更大.離漿泡截面0.2~0.3米以內(nèi)土體能受到明顯的擠密.
4 電動(dòng)化學(xué)灌漿
在地基中插入金屬電極并通過(guò)直流電,在電場(chǎng)作用下,土中水會(huì)從陽(yáng)極向陰極流動(dòng),這種現(xiàn)象稱為電滲.借助于電滲作用,在粘土地基中即使不采用灌漿壓力,也能靠直流電將漿液注入土體,或者將漿液依靠灌漿壓力注入電滲區(qū),通過(guò)電滲使?jié){液擴(kuò)散均勻,提高灌漿效果.
（三）灌漿設(shè)計(jì)
灌漿設(shè)計(jì)一般包括下列內(nèi)容
1 地質(zhì)調(diào)查
探明需處理和加固的橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)處地基的地質(zhì)和水文情況.
2 選擇灌漿方案
根據(jù)地質(zhì),水文情況以及灌漿目的和要求,初步選擇灌漿方案.
灌漿目的主要指:是以降低土的滲透性達(dá)到防滲,堵漏的目的;還是以提高土的強(qiáng)度和變形模量達(dá)到提高地基承載力和減小沉降的目的.另外,還有通過(guò)灌漿使已發(fā)生不均勻沉降達(dá)到糾偏的目的.
灌漿方案包括;灌漿加固處理范圍,灌漿材料和灌漿方法等.灌漿材料一般應(yīng)優(yōu)先考慮水泥系漿材.
灌漿方案確定后,通過(guò)灌漿試驗(yàn)確定相應(yīng)的漿材配合以及灌漿工藝.
3 確定灌漿孔位置
灌漿孔徑位置包括布置形式和孔距.根據(jù)灌漿目的和灌漿試驗(yàn)得到的灌漿有效范圍確定灌漿孔位置,通過(guò)合理布孔以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益.
4 確定灌漿壓力
通常通過(guò)工程經(jīng)驗(yàn)和灌漿試驗(yàn)確定.
（四）灌漿施工
1. 施工中主要技術(shù)參數(shù)確定
硅化加固法有：無(wú)壓硅化、壓力硅化和電動(dòng)硅化。壓力硅化又分單液硅化和雙液硅化,單動(dòng)硅化則為雙液硅化.各種硅化法的適用范圍視所加固橋梁墩臺(tái)地基土的滲透系數(shù)而異
（1）不同滲透系數(shù)土的硅化加固半徑和溶液灌注速度,硅化后抗壓強(qiáng)度等
（2）壓力硅化法的壓力:壓力硅化法灌注溶液的壓力,一般不超過(guò)0.3MPa,不能過(guò)高,以免溶液流散;宜采用低壓慢灌,以保證質(zhì)量.
（3）孔位布置:孔位布置應(yīng)能使被加固土體在平面和深度范圍內(nèi)連成一個(gè)整體,每邊超出基礎(chǔ)底面寬度不小于0.5米,以平面呈三角形,間距為1.73V/cm;排距為1.5R 為宜.
（4）電動(dòng)硅化法的電壓梯度:采用電動(dòng)硅化時(shí),直流電源的電壓梯度宜為0.5~0.75V/cm;如用鋼筋作為電極棒時(shí),其直徑不得小于22毫米.
2 材料要求和用量
一般水玻璃模數(shù)宜為2.5~3.3,不溶于水的雜質(zhì)含量不得超過(guò)2%,顏色為透明或稍帶渾濁;氯化鈣溶液pH值不得小于5.5~6.0,每一升溶液中雜質(zhì)不得超過(guò)60克,懸浮顆粒不得超過(guò)1%,溶液總用量可按下式計(jì)算
:
Q=1000KVn
式中：Q——溶液總用量,L;
V——硅化土的體積,m3;
n——土的空隙率;
K——經(jīng)驗(yàn)系數(shù),液塑~軟塑狀粘質(zhì)土,細(xì)紗, k=0.3~0.5;中砂,粗砂, k=0.5~0.7;
礫砂, k=0.7~1.0;濕陷性黃土, k=0.5~0.8.
3 硅化法所需機(jī)具設(shè)備
采用硅化法作橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)加固施工時(shí),所需機(jī)具設(shè)備大致如下.
（1）注液管:注液管由內(nèi)徑20~50毫米,壁厚不少于5毫米的鋼管制成,包括管尖,有孔管和無(wú)孔接長(zhǎng)管三部分.管尖是一個(gè)25度~30度的圓錐體,尾部帶有絲扣,與有孔管連接;有孔管一般長(zhǎng)0.4~1.0米,每米長(zhǎng)度內(nèi)應(yīng)有孔眼60~80個(gè),孔眼宜加工成喇叭口形,直徑為1~3毫米,分四排交錯(cuò)排列;無(wú)孔接長(zhǎng)管一般長(zhǎng)1.5~2.0米,兩端有絲扣,可根據(jù)需要接長(zhǎng).
（2）齒輪汞和空氣壓縮設(shè)備:應(yīng)能在0.6MPA的壓力內(nèi),向每個(gè)注液管以5~10L/MIN的速度供應(yīng)溶液;輸送溶液和輸送壓縮空氣的膠管,軟管和注液用的連接部,閥等,其規(guī)格應(yīng)能適應(yīng)灌注溶液所采用的壓力.
（3）達(dá)孔設(shè)備:采用震動(dòng)打拔管機(jī),振動(dòng)鉆或三角架穿心錘,錘的質(zhì)量為25~30千克,此外還應(yīng)配備拔管設(shè)備,沖洗管道的水汞及帶有噴嘴的膠管.
（4）其他:溶液攪拌設(shè)備和盛放溶液的桶以及壓力表,溫度計(jì),比重計(jì)算.采用電動(dòng)硅化化法時(shí),還應(yīng)配備直流電源設(shè)備以及電路所需設(shè)備.
4硅化法加固施工灌液操作工序
硅化法灌液操作工序分:打管,沖管,試水,灌液和拔管等五道工序.
（1）打管:設(shè)置注液管和電極棒宜采用打入法.如土層較深,宜事先鉆孔至所需加固區(qū)域頂面以上2~3米,鉆孔的孔徑小于注液管和電極棒的外徑,然后再進(jìn)行打入.
（2）沖管:打管時(shí)不免有沙子進(jìn)入孔管的孔眼中,故下官過(guò)程要鋪業(yè)灌水,以防填塞.用沖洗管放入注液管內(nèi),接上汞后壓水沖洗,使管內(nèi)雜質(zhì)隨水順管口溢出,直到水變清為止.
（3）試水:沖洗干凈后,裝上混合器用汞試水,以便漿液順利流入.并借此了解土的滲透系數(shù),調(diào)整漿液配合比,檢查汞及管路運(yùn)行情況.
（4）灌液:先用土或水泥,水玻璃混合料封閉溶液管壁與地面交接處,以防灌液時(shí)溶液沿管外壁上冒流竄,然后立即向土中灌注漿液.灌注初始?jí)毫σ诵?隨加固深度增加而增加,每深一米,壓力增加20~50PA.注意,灌注速度對(duì)加固能否形成堅(jiān)實(shí)整體影響很大,應(yīng)嚴(yán)格控制,均勻灌入.
（5）拔管:灌注完后，應(yīng)隨即拔出注液管，一般不要超過(guò)半天，拔出管后要及時(shí)刷洗注液管等以便保持通暢潔凈。拔出注液管后土中所留下的孔洞，應(yīng)用1：5水泥砂漿填塞。
（五）灌漿效果及檢驗(yàn)
在橋梁基礎(chǔ)的地基中進(jìn)行滲入性灌漿，劈裂灌漿可以改善土體性質(zhì)，提高地基承載力和改善壓縮性能。當(dāng)進(jìn)行壓密注漿時(shí)，可使地基土壓密并可使橋梁基礎(chǔ)承受較大的上臺(tái)力，還可以通過(guò)注漿達(dá)到部分糾偏的效果。在橋梁基礎(chǔ)的地基中注漿，通過(guò)合理布孔，并重視灌漿的不可控性。在注漿過(guò)程中漿液一般是向低應(yīng)力區(qū)滲流的，在橋梁基礎(chǔ)下注漿，通過(guò)合理布孔，控制注漿壓力防止?jié){液流失，在四周通過(guò)高壓噴射注漿法設(shè)置防滲墻或設(shè)置板樁墻
灌漿技術(shù)也可應(yīng)用來(lái)改善樁側(cè)和樁端土的性質(zhì)，提高樁側(cè)土摩阻力和樁端土的端承里3，從而提高橋梁樁基承載力
先在軟基中造樁，后對(duì)樁側(cè)進(jìn)行壓力灌漿，通過(guò)預(yù)埋灌漿管壓入漿液自樁底向上擴(kuò)展，并在樁周圍形成一層漿殼和許多伸入土層中的漿脈，使樁身與周圍土體之間的摩擦力提高。也可對(duì)樁端土體進(jìn)行壓力灌漿，提高樁端土承載力。應(yīng)用灌漿技術(shù)提高樁承載力既可應(yīng)用于制樁，也可應(yīng)用于處理已有樁基病害，技術(shù)效果較好，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
灌漿效果檢驗(yàn)視灌漿目的的不同而異。以堵漏和糾偏為目的的灌漿加固，在施工過(guò)程中是否已達(dá)到目的就是最好的效果檢驗(yàn)；以防滲為目的的灌漿加固，其工程效果檢驗(yàn)，除灌漿質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)范外，還要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)滲透試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)其效果；以提高地基承載力和變形模量為目的的灌漿加固，除檢驗(yàn)其灌漿質(zhì)量外，還需通過(guò)原來(lái)試驗(yàn)和荷載試驗(yàn)檢驗(yàn)加固效果。
3.8橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)改造
為了提高橋梁的通過(guò)能力，往往需要對(duì)舊橋采取拓寬措施。隨著上部結(jié)構(gòu)的拓寬，必將要求加寬原有墩臺(tái)基礎(chǔ)。同時(shí)，由于設(shè)計(jì)考慮不周、臺(tái)背高填土和基礎(chǔ)承載力不足等原因，使橋臺(tái)或橋墩產(chǎn)生不同程度的沉陷，從而影響橋跨結(jié)構(gòu)的正常使用。為此，亦需相應(yīng)加高橋梁墩臺(tái)。
墩臺(tái)的加高
橋梁墩臺(tái)產(chǎn)生淪陷，嚴(yán)重時(shí)影響橋下凈空，甚至?xí)璧K通航；另外，由于墩臺(tái)的沉降，會(huì)使橋梁產(chǎn)生不均勻受力，出現(xiàn)局部破壞，惡化了上部結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，影響橋梁的正常使用。
1. 墩臺(tái)加高的施工順序
1）施工準(zhǔn)備
墩臺(tái)加高施工的準(zhǔn)備工作如下：
（1）進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查研究，測(cè)定沉降量，了解舊橋墩臺(tái)的下沉情況，從而確定施工方案。
（2）根據(jù)確定的施工方案，做好施工場(chǎng)地及施工機(jī)具的準(zhǔn)備工作。
（3）澆筑預(yù)制鋼筋混凝土墊塊。
（4）橋上如有公用事業(yè)單位餓各種管線，必須事先采取相應(yīng)措施。
（5）把邊孔橋面兩端，橋臺(tái)與橋墩兩處的伸縮縫處鑿開，并清掃干凈。
（6）搭設(shè)井架，安裝油泵。
2）頂升橋梁加高墩臺(tái)
在以上各項(xiàng)準(zhǔn)備工作就緒并試頂后，即可進(jìn)行橋面全面頂升。
2. 墩臺(tái)基礎(chǔ)加高的施工方法及其注意事項(xiàng)
橋梁頂升施工中，應(yīng)區(qū)別不同的情況采用不同的反復(fù)同時(shí)注意以下四個(gè)方面。
（1）對(duì)不同形式的橋梁采用不同的頂升方法。
（2）千斤頂?shù)陌仓靡欢ㄒQ直，不能傾斜。
（3）因橋臺(tái)沉陷引起的梁縱向位移，如需進(jìn)行矯正時(shí)，一般可采用橋下頂升矯正法，扒桿起吊矯正法或橋上頂升矯正法。
（4）橋梁橫向位移及頂升罰，在墩臺(tái)加高改建中，有時(shí)還可以把舊橋頂升并進(jìn)行橫向位移
