注浆法在处治桥头跳车中的新应用
2011-12-31 来源：中国百科网
高等级公路的发展，为交通运输开辟了更为广阔的空间。公路的发展会带来一系列随之而来的疑难病症，对造成一些巨大损失的“病症”，公路界从设计到养护的各个环节都会十分重视。而桥头跳车这种一不会影响交通流量、二不会造成经济损失的公路“常见病”，却困扰着公路界。本刊就公路桥头跳车的成因和解决措施推出两篇文章，以期更好地探讨和解决公路桥头跳车问题。
随着道路等级的提高，桥梁等构造物在公路里程中所占的比例越来越大，因此，如何防治桥头跳车的现象愈显重要。
一、桥头跳车的原因及预防
桥头跳车主要是桥台和路面连接处出现了明显的高程差，并伴有逐步向路面发展的裂缝。桥头跳车的症结在于与桥台相邻的桥头引道路基的路面和桥台顶面在各自沉降后形成的高程差。造成高程差的原因有结构、材料和施工方面的原因：桥头路基材料以及地基发生变形和位移，产生永久性沉降；桥头地基压实度不足；路面由于破坏渗水，造成搭板下地基软化，使搭板部分脱空；搭板设计不合理等。
预防桥头跳车可从以下几方面进行：桥台形式、搭板厚度的选择要合理，搭板设计要保证刚柔过渡；选择塑性小、透水性好的台背填筑材料，从桥台到正常路段，材料要有渐变段；桥台盖梁施工应在桥头填土完成后进行，以便填筑压实；对于台前、台后有不良地质的地段，先根据实际情况进行地基处理，如超载预压、灌浆等，直至地基承载力和压实度达到设计要求后，再填筑路堤；同时要做好排水设施，对于原有积水应挖沟或用水泵将其排除，对于地下渗水，应设置盲沟引出。
二、注浆法加固桥头路基的机理
注浆法是通过钻孔和利用注浆设备，运用液压、气压或电化学原理，通过注浆管将浆液分层均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式排出土颗粒间裂隙中的水分和空气，并占据土颗粒间的空间，使路基孔隙比减少，强度提高。经过一段时间后，浆液将原来松散的土颗粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学稳定性好的结合体，从而达到加固路基的目的。
注浆压力和浆液浓度是保证注浆质量的重要因素，对于不同填料和形态的路基，采用的注浆压力也不同，注浆压力的大小主要取决于路基的密实度、强度及初始应力。注浆用的单液浆液，以水泥为主体，适当配入部分粉煤灰和外加剂；双液浆液以水泥和水玻璃为主体，适当调配而成，为改善浆液性能，可适当加入外加剂。
根据浆液在土中的流动方式，分为渗透注浆法和劈裂注浆法，前者用于填料为透水性好的路基，如碎石土、砂卵土等，当注浆压力较低时，浆液在中等浓度的情况下以渗流方式渗入路基土的孔隙，这时，注浆量及扩散半径常用渗流理论求解；当压力逐渐加大，浆液的流动由层流变为紊流，这时，注浆量及扩散半径常用紊流理论求解。劈裂注浆法用于透水性差的粘土路基，粘土从宏观上表现为松、软、承载力低、颗粒细、塑性流动等特点，在这样的土质中注浆加固，用渗透注浆是不现实的，只能用劈裂注浆，即利用浆液在压力作用下，似利斧般劈入土层，浆液在劈入过程中，并不与土体混合，而是以二相存在，同时产生充填效应、挤压效应、扩散效应、骨架效应和离子效应等，达到注浆加固土层的效果。另外，由于路基沉陷而导致水泥混凝土面板脱空、下陷、断裂等，可用压密注浆的方法，将混凝土面板抬到原路面标高处，即在路基加固处理完毕后，从钻孔灌入极浓的浆液，压密浆液附近土体，形成浆泡，初始注浆压力基本上沿径向扩散，随着浆泡尺寸逐渐增大，便会产生较大的上台力，将桥头搭板托起。
注浆法用于路基加固时，可根据实际情况采用一种或两种注浆方法，以形成渗透－充填－置换－挤密－复合防渗补强的地基。
四、用注浆法处理桥头路基
虽然绝大部分桥头路基均采用了各种预防措施来减少桥头路基的工后沉降，减少桥头跳车病害的不良影响，但总的来看效果并不理想。已建成的公路，特别是在软基路段，基本上都存在明显的桥头跳车病害，影响行车安全，普遍采取不断加铺沉降部分来解决桥头跳车的病害。注浆法针对已建成公路桥头路基沉降较大情况，对解决其病害具有较好的效果，是处治已建成公路桥头跳车病害的有效方法。
广东某高速公路已运营十余年，经过多年大交通流量的运行，多数桥头路基下沉严重，造成桥台搭板脱空，有的甚至造成搭板断裂，已威胁到行车安全。通过对病害严重的桥头地基进行钻探、原位试验和取样室内化验，根据钻探揭示和有关试验数据看，桥头路基填土大部分为亚粘土，部分为砂和砂质土，发生沉降的桥头路基压实度均未达到规范要求，进一步分析表明，搭板下地基沉降由两部分组成：①路基填土的自重固结和压缩变形； ②地基的压缩变形。
五、对该路桥头路基处理采用了充填注浆法和袖阀分层劈裂注浆法。
①充填注浆法用于搭板和填土之间空隙的填充，浆液配方为：水灰比＝0. 45～0.5，水泥∶砂∶粉煤灰＝1∶1.5∶0.5，浆液中添加有早强、减水作用的外加剂；注浆机具为砂浆隔膜泵；一块搭板按2.5m间距设孔，按先外后内的顺序进行注浆，这种方法浆液流失量少，浆液固结后收缩量很小，强度高，而且能使充填后的空隙形成均匀、不易变形的整体，从而提高搭板下的土体承载力，又由于采用了特殊砂浆泵进行填充，具有方便、快捷、移动迅速、工期短的特点。
②袖阀分层劈裂注浆法用于下卧淤泥层的加固处理，对于填土层，虽然密实度达不到要求，但已历时十余年，填土本身的自重固结已完成，在受荷不大的情况下，继续产生压缩沉降的可能性不大，所以对路基填土，除非钻探揭示有明显的缺陷，否则可以不作加固处理；对于下卧淤泥层，由于历时十余年，在3～4米以内的淤泥层也由于排水固结，沉降趋于稳定，而深厚淤泥层的情况，在以后10年里工后沉降仍然可观，根据本工程的实际情况，经验算确定淤泥厚度超过5.0米的情况，应考虑对下卧淤泥层进行袖阀分层劈裂注浆法处理，该方法为1994年国家推荐的新工法，采用袖阀管法注浆可实现施工时无返浆、并可定压、定量、定向灌入施工，灌浆时冒浆和串浆的可能性小，钻孔和灌浆作业可以分开，从而提高钻孔设备的利用率，缩短工期。
工程完工后，通过标贯试验，钻孔取样，室内试验和弯沉测定的试验数据对比分析，各项指标均达到了设计要求，经过一段时间的观测，加固效果良好。由此可见，注浆法成本低，速度快，对环境影响小，是目前处治已建成公路桥头跳车较理想的方法之一，注浆法还可广泛应用于处治高填方路基病害、软土地基加固、地下溶洞填充处理等。
