压力注浆技术在处理桥头搭板脱空中的应用

压力注浆技术在处理桥头搭板脱空中的应用

林昆

（广州公路工程集团有限公司，广东 广州 510230）

摘要：针对桥头搭板脱空病害进行成因分析，通过南沙港快速路的实际工程运用对注浆加固处理桥头搭板脱空进行了分析总结。采用压力注浆技术对桥梁台背填土进行注浆加固，在不挖开路面的情况下填补了脱空区域，增强了路基强度和对桥梁搭板的支撑作用，有效地改善桥头跳车和雨天唧浆的问题。

关键词：搭板脱空；桥头跳车；压力注浆

引言

桥头搭板脱空病害是在高等级公路运营中常见的一种病害，由此导致的桥头跳车问题对桥梁结构物的稳定性、交通安全和行车舒适有很大的影响。本文结合南沙港快速公路的工程案例，阐述了桥头搭板脱空的原因分析以及处理方法，对提高公路使用质量、改善公路通行能力具有一定的意义，同时对其他类似项目有一定借鉴作用。

1. 桥头搭板脱空病害现状及成因
   1. 病害现状

南沙港快速公路是广州中心城区"南拓"中心轴的主骨架道路,由广州南沙港快速路主线和黄榄快速干线组成,其中主线长65.293公里,于2004年12月31日建成通车;支线长6.365公里,于2005年12月28日建成通车。至今运营已有十多年,部分桥梁出现桥头搭板脱空,导致桥头跳车。经调查,全线9处桥头跳车高差为25mm以上,属于严重跳车,其中上行方向桥头跳车高差最大值为68.85mm,下行方向桥头跳车高差最大值为58.40mm。

表 1 桥头跳车高差测量统计表（单位：mm）

1.2.病害原因分析

桥头搭板脱空病害是在高等级公路运营中常见的一种病害，引起搭板脱空的原因有很多，而且原因不是单一的，往往是综合了设计、施工以及其他各种环境因素。根据资料表明[1]，引起搭板脱空的主要原因有：①结构刚度差异大，桥台一般为桩基础，属于刚性构造物，变形沉降小，而台背填土一般采用路基填料回填，属于柔性构造物，变形沉降大，导致连接位置存在差异沉降；②不良地质作用，南沙港快速路位于沿海平原地区，地基存在大量软弱土，软弱土具有天然含水量高、压缩性高、抗剪强度低、渗透性差、灵敏度高等特点，在附加应力的作用下容易出现较大的工后沉降；③台背填土受作业空间限制难以压实，在路堤自重和车辆荷载共同作用下产生压缩变形，致使搭板无法与基层紧密贴合，造成搭板局部脱空；④水土流失，雨水沿接缝或是路面破损处渗入，路面结构层和路堤填料受雨水的冲刷侵蚀作用不断流失，造成路堤的局部沉陷；⑤设计不合理、施工质量差导致台背过渡段产生较大的不均匀沉降。

由于桥头位置的沉陷问题难以一次性根治，如果要挖开进行修复又需要长时间封闭交通，对于像南沙港快速公路这样交通流量大的高等级公路难以实施，因此，针对桥头搭板范围内出现的不均匀沉陷导致搭板脱空的问题，采用非开挖的处治技术是比较合理有效的措施。

2. 注浆加固原理

注浆技术是利用注浆填充原理[2]，利用注浆设备将注浆材料(水泥、外加剂、水)利用搅拌系统，混合搅拌均匀，使其有良好的流动性，通过注浆泵施加一定的压力，将浆体注入结构层中，浆体以填充、渗透、挤密等方式占据结构层脱空、疏松、松散和碎裂位置，挤出裂缝中的水和空气，经人工控制一段时间后，浆液将原来的松散颗粒或裂隙胶接为整体，从而恢复路基密贴，为板底提供均匀支撑，让搭板不再松动，同时注浆的压力能使桥头搭板上抬，使路面标高回升，减少桥头位置高差带来的影响。

3. 处治方案
   1. 注浆管平面布置

为了解决桥头搭板脱空导致的跳车问题，保障交通行车安全，提高车辆行驶质量，运营单位对沿线桥头位置的病害情况进行了调查，参考其他高速公路类似病害的处治经验和方法，对搭板脱空范围采用注浆加固方案，在搭板范围打设直径50mm的注浆管，按梅花形布置，孔距2.5m，排距2.5m，注浆管距离搭板边缘大于1.0m，深度以穿透台后填土为准[3]，布孔示意图如下所示。

图 1注浆孔平面布置示意图

图 2注浆孔断面示意图

3.2.原材料要求

（1）水泥：采用普通硅酸盐水泥（42.5R），符合国标要求。

（2）水：采用饮用水。

（3）添加剂：根据对注浆材料的要求，应添加膨胀剂、早强剂和减水剂等添加剂，以提高注浆材料的早起强度、流动性和性能指标，也可选择具有早强、减水、膨胀功能的复合型添加剂。

（4）浆液：配置好的注浆浆液应粘度低、流动性好、可注性强、保水性好，能注入到细小裂缝或粉细砂层中。结石体具有一定的强度，干缩小，抗渗性能、防冲刷性能及耐老化性能好，能长期耐酸、盐、碱、生物细菌等腐蚀，并不受温度、湿度变化的影响。

（5）配合比设计[4]：建议水泥:膨胀剂:早强减水剂:水=1:0.02:0.05:0.4~0.45，可根据现场试验情况适当进行调整，但必须保证注浆材料满足下表技术指标要求。

表 2 水泥注浆材料主要技术指标

3.3.注浆施工工艺

（1）施工前准备：为了避免灌浆过程中溢浆、冒浆、跑浆，对搭板周围脱空外露处以及锥坡和台前裂隙、裂缝、孔洞处等部位采用碎石填充后用C15砼封堵；将中央分隔带和土路肩靠搭板一侧开挖成沟槽，深至板底脱空位置以下；若脱空高度在20cm以上，则以砼料干喷设备向里填充脱空空间，然后用C15砼填筑沟槽进行封闭，若脱空高度在20cm以下，则直接用C15砼将沟槽封闭。

（2）布孔：在病害范围内呈梅花状布设，根据不同病害尽可能地调整相邻孔间的距离，以便于将孔布置在病害处。

（3）钻孔：钻孔前应了解路基沉降或基层损坏的情况，以便于控制好钻孔深度，钻孔直径50mm，垂直度小于1%。

（4）设置套管：为防止注浆过程中发生塌孔现象，用镀锌水管制成套管，作为导浆管，插入灌浆孔内。导管底部封闭，距管底5cm左右管壁上钻一排孔，用于漏浆。

（5）配置浆液：按照规定的配合比把水、外加剂混合搅拌，然后加入水泥搅拌均匀制成注浆浆液，配置好的浆液须用滤网过滤，除去较大颗粒，配置好的浆液必须在初凝（2h）前使用完毕。

（6）连接注浆管：将注浆管与套管连接，连接头与套管头的搭接不小于5cm，确保密封不漏浆。注浆完毕需要拆除时，需等压力表显示为零时方可拆卸。

（7）注浆：注浆分两次进行，遵循先灌注外围孔，后内部孔，跳跃间隔进行的原则。第一次注浆启动注浆泵，逐渐加压灌注浆液。当出现以下三种情况之一时即停止灌注：①相邻孔内或裂缝中冒浆；②裂缝周围沥青面层出现轻微抬升；③灌注压力达到0.8MPa。间隔15min后再进行第二次注浆。第二次注浆压力不得高于第一次，当出现上述情况之一时即停止注浆[4]。

（8）封孔：每注浆完一孔先用木塞堵孔，待注浆完毕后，拔出注浆套管并用水泥砂浆堵孔。待浆液抗压强度达到3.0MPa时用水泥浆液堵孔至沥青面层以下4cm，面层以下4cm采用热沥青封孔并认真夯实确保压实度。

（9）清理现场：注浆完毕，必须将路面清扫干净，必要时采用高压水冲洗，保持路面干净整洁。

（10）开放交通：施工完毕须进行养生24h后可开放交通。

4. 处理后效果验证

注浆工程属于隐蔽工程，直观性差，难以对注浆效果进行直接定量的评价。因此，注浆完成后，主要通过探地雷达收集脱空情况，结合取钻取样，检查搭板是否与注浆体结成一体，以及车辆通过时有无抖动现象，综合对桥头注浆的效果进行评价。南沙港快速路采用注浆加固处理桥头搭板脱空病害符合设计要求，重车通过时无明显抖动，雨天时桥下也没有泥浆在涌出，搭板的使用寿命得到了延长，保证了结构物的稳定和行车的安全、舒适，达到了治理病害的目的。

结语

随着运营时间的增长，预防性养护成为高速公路养护运营工作中的重中之重。南沙港快速路采用压力注浆处理桥头搭板脱空现象，通过设计阶段的科学规划，施工阶段的严格控制，达到了预期的效果和目的，增强了桥梁和道路的使用寿命和耐久性，消除了安全隐患，且压力注浆法施工便捷，机具简单，灌浆效率高，不用开挖道路，特别适合正在运营中的道路。虽然还存在对于脱空空腔大小的识别和脱空位置的确定还不是很准确的问题，但总体而言，不论是从经济指标和技术指标，还是从处理后的实际效果来看，基本可以满足工程建设的需要。

参考文献：

[1]王新建，安利丹.桥头搭板脱空的成因和现行处置方法的讨论[C].土木建筑学术文库，2009(12):530-532.

[2]刘欣，郭灿.二次劈裂注浆在高速公路桥头台背加固中的应用[J].筑路机械与施工机械化，2018，35(6):116-119.

[3]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):88-89.

[4]广东省交通运输厅.广东省高等级公路沥青路面典型破坏形式修复技术指南[S]，2010

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