复合注浆在既有线涵洞地基病害整治中的施工应用

摘要：本文结合胶济铁路客专工程实例，简要分析了既有板涵地基病害形成的原因，确定选用复合注浆法对既有板涵进行地基病害整治，阐述了复合注浆法加固板地基的施工工艺、质量检验，充分验证了该法的可行性。

关键词：涵洞病害 ； 整治 ； 复合注浆 ； 施工技术

Abstract: This paper combine with the Jiaoji railway passenger special line project, briefly analyzed the reasons of the existing slab culvert subgrade disease, determine the selection of composite grouting method to the existing slab culvert foundation disease treatment, elaborated the reinforcement plate foundation construction technology, quality inspection, fully verifies the feasibility of the method.

Key words: culvert disease; treatment; compound grouting; construction technology

中图分类号：TU279.7+2 文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）03-00

一、工程概况

胶济铁路客运专线工程DK245+823.54处既有1-3m板涵需双侧接长，接长段施工完毕后，发现新旧涵接缝处由底部至顶部开裂，裂缝下窄上宽，缝宽50～80mm。接长涵的沉降缝也有不同程度的开裂，必须进行注浆加固处理。该涵既有部分底板厚1.8m、净高3.5m，边墙及基础均为浆砌片石；该涵接长部分底板厚1.5m、净高3.5m，边墙及基础均为混凝土结构。

二、涵洞地基病害成因分析

1、新旧涵洞，结构材质不同，可能造成不均匀沉降；

2、既有涵基底设计为浆砌片石，密闭性较差，涵内长期浸水，渗透地基，发生侵害；

3、既有线旁水泥厂的水塔有漏水现象，由于该涵所处地势较低，周边渗水汇入涵洞地基范围，发生侵害。

三、施工难度分析

1、注浆深度大时，易造成上粗下细的固结体，影响固结体的承载能力，因而需在深度大的地层中注浆时采用增大压力或降低提升速度的方式补救。

2、当发现返浆量不足或不返浆时，可采用降低提升速度或复喷方式处理。

3、当冒浆量过大时，可采用提高注浆喷射压力、缩小喷嘴直径的方式处理。

4、基础加固处理时，为防止产生附加沉降，施工时应跳孔施工，同时应在浆液中加速凝剂或采用双液旋喷注浆。

5、静压注浆时如出现冒浆，可采用多次灌注的方式进行注浆，待第一次灌注的浆液终凝堵塞冒浆通道后再进行第二次注浆。同时注意将孔口注浆装置与孔壁密封牢靠，防止浆液从孔口冒出。

四、注浆方案选定

1、复合注浆是先对加固部位进行引孔，孔径一般为110 mm，孔深根据需处理的地层厚度而定。成孔后采用高压旋喷注浆，使水泥浆体与土体形成桩柱，再采用静压注浆增强旋喷效果，扩散加固浆液，防止固结收缩，最后进行封孔，防止浆液溢出。

2、复合注浆法适用地层范围广，既适用于加固渗透性大的砂卵石层，又可适用于渗透性较差的粘土、粉土和粉细砂层及淤泥等软弱土层。

3、复合注浆法浆液扩散范围大，不仅对高压喷射流喷射破坏土体的极限范围之内土体进行转换加固，而且对喷射破坏土体的极限范围之外的土体以充填、渗透、挤密和劈裂等方式进行注浆加固，在成桩的同时对地基土有灌浆加固作用。

4、复合注浆法能定向定位定深度，能形成连续的圆柱状的旋喷桩体，旋喷桩体顶部无收缩，与病害部位结合紧密;能直接承受上部荷载，承载力较高。该法注浆形成的固结体强度可根据设计需要进行调节，其强度范围为5～30 MPa，与只用高压喷射注浆形成的固结体相比，复合注浆法形成的连续的圆柱状的旋喷桩体，其各方面的性质都有了提高。

5、复合注浆法钻孔施工口径较小，对既有建筑物基础和地面损害和扰动小，可调节浆液的凝固时间，施工期建筑物附加沉降小。

6、复合注浆法施工简便，施工机具适合既有建筑物狭窄和低矮的现场施工，施工时基本无噪音，材料对环境无污染。

为此，本工程决定采用高压旋喷法和静压灌浆相结合的复合注浆法加固涵洞地基。

五、加固整治方案

1、在既有涵内，进行枕木垛支撑，底部横纵各一排，间距0.35m，中间以枕木竖立进行支撑。

2、在接长涵内以及涵身两侧进行复合注浆处理。

3、拆除既有涵枕木垛，在既有涵内及涵身两侧进行复合注浆处理。

4、在新建涵端设置混凝土约束桩。

六、复合注浆施工工艺

复合注浆法施工工艺流程为：定位放线--钻孔--插管--建立孔口注浆装置--制浆--采用高压旋喷方式喷射清水进行冲洗扩孔--采用高压旋喷注浆--采用静压注浆方式进行注浆--封孔--冲洗。

1、定位放线

钻机就位时先使钻头对准桩位标志中心，然后进行钻杆的双向调平，之后再次调整对中，最后再精确调平。

2、钻孔

对板涵基础缺陷或桩底持力层缺陷进行加固时，先采用地质钻机在桩中进行钻孔抽芯或在桩侧进行钻孔，对板涵基础缺陷加固时需在桩中钻孔抽芯至缺陷位置以下1 m 左右，对桩底持力层缺陷加固时需根据设计桩底持力层要求从桩中或桩侧钻孔抽芯至完整持力层以下3 m 左右。将喷射注浆管插入预定的地层中。

开孔时结合涵内高度及空间狭小的特点，选用地质勘探钻进行开孔。钻孔孔径一般开孔为110mm 或101mm，终孔直径为101mm或91 mm，钻孔垂直度保证＜1%。

3、插 管

插管是将喷射注浆管插入地层预定的深度。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水、边插管，水压力一般不超过1Mpa。（喷射管插至设计喷射深度）

4、建立孔口注浆装置

注浆钻孔施工完成以后，在注浆孔口建立注浆装置。孔口注浆装置采用预埋设的方式固定在桩顶注浆孔口，采用水泥水玻璃浆液将孔口装置与钻孔之间的间隙固定密封。孔口注浆装置既要满足静压注浆要求又要满足高压旋喷注浆管可以从其中下钻的要求。

5、制 浆

按设计要求制备浆液，并准确测量浆液比重。高喷灌浆采用采用强度等级32.5抗硫酸盐侵蚀性水泥。根据地层条件，可以利用灰浆与水泥料混合拌制水泥浆液，根据灰浆浆液比重适当调整水泥加入量。旋喷注浆时水灰比由1∶1～1.2∶1逐渐增加 ，静压注浆时由0. 5∶1～1. 2∶1逐渐增加。

浆液的配制：采用水泥浆为主剂，采用425 # 早强型硅酸盐水泥。外加剂: 采用水玻璃，水玻璃加量为水泥用量的2 %～4 %。采用双液进行静压注浆时，水玻璃用量可为水泥用量的10 %～100 %。

6、采用高压旋喷方式喷射清水进行冲洗扩孔

（1）孔口注浆装置埋设1～2 天后，先采用高压旋喷方式喷射清水对缺陷位置进行冲洗，喷射清水时需按设计规定的工艺参数进行喷射。本工程主要采用参数为，喷射压力28 Mpa、提升速度20cm・min-1、旋转速度22r・min-1。

（2）旋喷清水采用从下而上的方式。旋喷清水采用单管旋喷注浆方式，清水喷射1～3 遍，使孔内畅通，无阻碍物即可。

7、采用高压旋喷注浆

按要求进行清水喷射洗孔和扩孔后，再采用高压旋喷注浆方式进行旋喷注浆。将注浆管分段下入孔底后，从下而上进行旋喷注浆，旋喷注浆一般采用单管旋喷注浆方式。

注浆参数：a、旋喷注浆压力:注浆采用单管高压旋喷，压力采用25 Mpa；b、喷射提升速度采用20cm・min-1;c、喷射旋转速度:20～40r・min-1;

8、采用静压注浆方式进行注浆

高压旋喷注浆结束后，利用孔口注浆装置封住孔口进行静压注浆。静压注浆开始时采用较稀的浆液和较低的注浆压力，随后逐渐增加浆液浓度及加大注浆压力，直至设计注浆量和注浆压力为止。一般静压注浆在浆液终凝前需进行2～3 次灌注。出现以下三种情况之一均视为静压注浆完成：（1）相邻孔口有溢浆现象；（2）注浆孔口有溢浆现象；（3）提高压浆机压力后已无法再注入浆液。

静压注浆压力:采用0.3～2.0 MPa。

9、封孔

静压注浆结束后，若注浆孔口冒浆，需对孔口进行封闭处理，防止浆液流出，若注浆结束后孔内浆液有流失，需补灌浆液到注浆孔内浆液饱满为止。

10、冲洗

施工完毕后，将注浆管等机具设备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆。

七、施工质量检验

（一）检验内容

1、施工前应检查水泥、外掺剂等材料的质量，桩位、压力表、流量表的精度。

2、施工中应检查施工参数（压力、水泥浆量、提升速度、旋转速度等）的应用情况、施工程序。

3、施工结束后4周对施工质量进行检查，内容为桩体强度、平均桩径、桩身中心位置、桩体均匀性等。检验点的数量为旋喷成桩总数的2%，且不小于3根。不合格者应进行补喷。

（二）检验方法

1、开挖检验

施工完毕，待凝固具有一定强度后，即可进行直接检验。由于固结体完全暴露出来，因此能全面检验固结体的垂直度和固结体的形状。

2、钻孔取芯

在施工好的固结体中钻取岩芯，并将其做成标准的试件进行室内物理力学性能试验，检查内部桩体的均匀程度，是否符合设计要求。

旋喷桩桩身完整性、均匀性、无侧限抗压强度满足设计要求。旋喷桩完工后28天，每根检测桩桩径方向1/4处、桩长范围内垂直钻孔取芯，观察其完整性、均匀性、拍摄取出芯样的照片，取不同深度的3个试样作无侧限抗压强度试验。钻芯后的孔洞采用水泥砂浆灌注封闭。

（三）检验标准

施工充许偏差、检验数量及检验方法符合下表要求：

八、结束语

通过采用复合注浆法对1-3m板涵基础的整治，充分验证了复合注浆工法合理、可操作性强、施工简便、施工噪音小、加固效果明显的特点，使病害板涵达到了通行动车的条件，保证了施工及行车的安全。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。