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，是我國中南部進京的一條重要通道，貨物運輸量較大。1997年底通車以后，部分橋涵、通道結構物的搭板底出現(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，橋頭一側基本上不下沉，而與路面相接一側下沉較大，造成搭板與路面相接處形成裂縫，車輛通過時形成橋頭跳車現(xiàn)象。
?。ǘ┯捎诖畎逯胁棵摽眨率管囕v駛過時搭板劇烈顫動。脫空嚴重的搭板已斷裂;雨雪天時搭板下積水內存，繼續(xù)沖刷路基，橋下可見泥漿順橋臺涌出。該病害的存在，嚴重影響了結構物的穩(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
由于臺背填料不密實，尤其是高填方路段的路基填筑材料不均勻、碾壓不密實，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)護不及時，導致雨雪水進入搭板下，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行補充壓實，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度較高而抗折強度較低，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際機理，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，進而使斷裂增加。這樣反復作用，最終導致搭板嚴重破壞，不能行車。
3、注漿處理
3.1 注漿處理方法的機理
水泥砼搭板底脫空注漿處治技術是針對砼搭板出現(xiàn)脫空而提出的恢復板底密貼、確保板底均勻支撐的技術措施，它有以下作用和效果：
1）通過注漿處治可充實板底脫空恢復板底密貼，改善面板側支撐狀況，使砼板的受力狀態(tài)符合設計原理，避免砼搭板過早損壞。
2）由于注漿材料本身穩(wěn)定性好、強度大，加上漿體的流動性好，在壓力作用下有較強的滲透力，因而能夠改善基層和路基的密實度和水穩(wěn)性。
3.2 注漿技術施工工藝
3.2.1 主要施工機械設備。TXV-100型地質鉆機一臺，BW-250/50型水泥漿泵二臺，JW-180型灰漿攪拌機二臺。
3.2.2 注漿孔的布設及鉆孔。注漿孔的布設好壞以及每塊板所布設的孔數(shù)及深度，直接影響到注漿的效果。根據(jù)經(jīng)驗，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，共布設五個孔，第一行三個孔，第二行二個孔，呈梅花樁式交錯布置。深度一般為鉆透搭板后進入路基5～10cm為宜。注漿花管直徑宜采用37～42mm，長度在1.5～2.0m之間。鉆孔應準確到位，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，這是因為粉煤灰中含有大量的空心玻璃微珠，可以解決為了提高注漿硬化物的強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，硬化后強度高，但是可泵性差，容易造成堵管；太稀硬化后收縮量大，不能達到密貼作用。因此注漿拌和物配比應根據(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，質量比）。
制漿步驟：（1）按程序加料，準確計量，掌握漿液性能；（2）漿液應充分攪拌，并堅持注漿前不斷的攪拌，防止再次沉降，影響漿液質量。
3.2.4 壓力的確定。板底脫空注漿時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。注漿壓力一般應控制在0.5～1.0MPa為宜。
3.2.5 注漿。通過注漿設備，輸漿管路，將漿液注入到目的的層中，應采用自下而上法，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，當注漿壓力達到要求時，終止注漿。在注漿過程中，出現(xiàn)隆起或跑漿現(xiàn)象時應停止注漿，分析其原因，下一個注漿段宜減量注漿并檢查封孔裝置、注漿設備等。
4、施工中應注意的問題
1）觀測注漿孔深度，孔深應根據(jù)各孔地層情況進行適當調整。
2）觀測注漿順序，根據(jù)地層條件、場地條件和注漿目的進行適當調整。
3）對漿液配合比進行嚴格控制，注意流量計及壓力計是否完好、準確。
4）注漿量控制。根據(jù)配制漿液時材料用量與水的用量進行測定，隨時檢查，并做好記錄。
5）安全保障措施。安全標志一定要齊全，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先在橋臺錐坡及護坡處打開口，塞堵石塊以減少壓漿量，并做好防擴展以防滲漏漿液。
5.2 注漿方式。采用自流和壓力灌注相結合的方式注漿。注漿時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。單孔壓漿結束標準是鄰孔注滿自溢，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、固結體強度高等要求，漿液配置采用1:0.33:0.06:0.04（水泥:粉煤灰:水:膨脹劑，質量比）做到經(jīng)濟實用。
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上是很困難的。若注漿施工嚴格按照設計要求和施工規(guī)范進行，注漿量、注漿壓力符合標準要求，一般就可以確認注漿效果是好的，能夠保證注漿工程的質量。
在施工的過程中對施工工藝也進行了一些改善，使注漿技術在處理高速公路通道搭板底脫空問題上更加合理、經(jīng)濟。經(jīng)過注漿處理的搭板，重車駛過時無明顯顫動，雨天時橋下不見泥漿再涌出，搭板的使用壽命得到了延長，保證了結構物的穩(wěn)定和行車的安全、舒適。
