公路橋梁和隧道施工中注漿技術的應用研究

姜光輝

（中建路橋集團有限公司，石家莊050001）

1 引言

公路橋梁和隧道工程是城際交通運輸的重要載體， 在公路工程向大跨度、高荷載方向發展的現實背景下，預應力連續結構以其良好的抗扭剛度與力學性能成為公路橋梁和隧道工程中常見的一種結構， 用于提高公路橋梁和隧道工程的穩固性、耐用性、安全性與舒適性。 注漿技術是預應力連續結構施工中的關鍵技術，尤其是在地形起伏度較大的山區，利用注漿技術實現公路橋梁和隧道工程中樁體與加固體的緊密連接與壓實填充， 可以提高公路橋梁和隧道工程的圍巖結構防水性與工程整體力學性能。 因此，對公路橋梁和隧道施工中的注漿技術應用步驟與應用注意事項進行研究， 對于提高注漿技術的施工質量，保證公路橋梁和隧道工程的穩固性、安全性與耐用性具有重要意義。

2 注漿技術

2.1 基本原理

注漿技術是利用物理氣壓或者液壓等方式將漿液注入巖土體縫隙中， 緊密連接與填充巖土體縫隙使其形成穩固結構的一種技術。 其所使用的漿液具有固結巖土體的作用，在物理氣壓或液壓的噴射作用下，漿液快速注入縫隙中，將動能轉化為固結巖土體的動力， 以較大的動能擠壓巖土體縫隙中的細碎顆粒形成固結的整體。 在連續性與集中性的漿液高能量注射下，巖土體中原本破碎的微小細粒得以凝結，產生實質性的固結作用，有效改善了原本破碎巖土體的結構整體性、穩定性以及抗滲性能。

2.2 類型特點

注漿技術根據地質條件、注漿方式、作用機理等差異可分為壓密注漿、滲透注漿、靜壓注漿等，其中，壓密注漿與滲透注漿在公路橋梁和隧道施工中較為常見。 滲透注漿法主要用于砂性土層地基的公路橋梁和隧道工程的地基加固， 其通過滲透作用將漿液注入工程地基巖土體縫隙中， 通過漿液滲透有效擠壓與排出巖土體中的氣體與水分，并有效凝結巖土體，提高工程軟土地基的強度與抗滲能力[1]。壓密注漿法主要用于非軟土地基加固，首先，對地基進行鉆孔，將漿液沿著鉆孔注入地基巖土體中，漿液在壓力作用下經鉆孔擴散、滲透至地基其他區域，促使地基內破碎巖土體固結形成一個整體，提高地基巖土體的密實性與力學性能。 相較于滲透注漿法而言，壓密注漿法不適用于飽和水含量足的軟土地基加固中。

2.3 應用優勢

將注漿技術應用到公路橋梁和隧道工程中， 可以通過力學灌注或滲透灌注將漿液填充、擠壓到巖土體、樁體縫隙、鉆孔中， 通過漿液的凝結固化提高公路橋梁和隧道工程巖土體或樁體的強度、固結性與穩固性，從而提高公路橋梁和隧道工程的結構承載力。 注漿技術本身具有操作簡單、施工成本低、施工限制少、對主體工程影響小等優點，其僅僅通過對縫隙或鉆孔注漿與滲透即可有效固化和凝結巖土體內破碎細粒與主體形成結構穩固的整體，不會影響工程外在形象。 同時，注漿技術在施工過程中不會產生大量的粉塵污染與噪聲污染，有效規避了施工過程對環境帶來的破壞； 注漿技術需要的施工作業面較小，不會影響既有工程項目的正常通行。 通過對公路橋梁和隧道工程地基或樁體內縫隙的填充與固結， 可以切實提高工程地基或樁體的穩固性與安全性。

3 公路橋梁和隧道施工中注漿技術的應用

3.1 施工前準備工作

注漿技術操作簡單，但在具體施工之前，需要對公路橋梁和隧道施工現場進行詳細勘測，并做好各項前期準備工作。 首先，需對施工現場進行地質勘察，全面勘測現場的巖土體性質與地下水情況等， 根據巖土工程勘察結果優選適宜的注漿方法。 例如，若地基土質為砂性土壤，需選用滲透注漿法；若地基土質硬度較高，可選用劈裂注漿法；若地基土質硬度較低，可選用壓密注漿法等。 注漿技術方法確定后，需進一步梳理注漿法實施流程，配備相應的注漿工具，并在現場進行注漿試驗，科學論證注漿技術的可行性與實用性。 此外，注漿技術應用之前，需對漿液構成比進行優化設計，根據漿液析水率與流動性等參數標注要求，合理控制水、水泥、粉煤灰的占比，并通過注漿試驗對漿液各構成原料的占比進行反復調試與試驗， 確定合理的漿液原料占比，提高注漿技術應用效果。 注漿半徑也是注漿操作開展中的一個重要參數， 施工人員需根據公路橋梁和隧道工程現場的巖土體地質構造情況、 設計壓力等測算出注漿技術應用的注漿半徑， 注漿半徑同樣需要利用注漿試驗進行調整與優化。

3.2 施工工藝流程

以壓密注漿法為例，其實施流程為：首先，對地基進行鉆孔作業，然后，利用注漿管線與泵送設備將漿液注入鉆孔內，在泵送漿液之前，需對注漿管線進行清理，以免管線內的雜質影響漿液泵送效率， 有效規避漿液在泵送過程中堵塞在管線內的情況[2]。 泵送漿液過程中，需仔細觀察鉆孔口是否有氣泡溢出，若有，表明鉆孔注漿出現溢漿，可停止注漿，并清洗注漿管線與泵送設備，以免漿液凝結在注漿管線內，影響下一個地基或樁體縫隙注漿效果。

3.3 鉆孔和孔口管安裝施工

鉆孔和孔口管安裝是公路橋梁和隧道工程注漿技術應用的關鍵環節，鉆孔的深度、孔口管外露長度以及角度等均會影響漿液泵送的順暢性。 施工人員在鉆孔之前，需做好現場測量放樣工作，可利用皮尺等工具對鉆孔位置進行放樣確定。 施工人員在鉆孔時， 需結合現場勘查情況分析地基巖土體或樁體的裂縫情況，合理布設鉆孔位置。 鉆孔位置應充分避開排水管與錨桿等支撐設計。 鉆孔之間的間距應控制在30 cm 以上，鉆孔孔洞的口徑應控制在1.2 mm 以內，以免鉆孔距離過近或孔洞直徑過大而影響注漿技術應用效果。 利用鉆孔機對相應位置進行鉆孔作業后，將一定直徑的孔口管放置在鉆孔內，并外露一定長度，以便連接注漿管線與泵送設備。 同時，要充分填充孔口管壁與鉆孔孔口之間的縫隙， 以免漿液自縫隙滲漏至巖土體中，影響注漿效果。 孔口管的角度可根據注漿管線與泵送設備的情況進行優化并固定， 以免注漿過程中孔口管位置出現偏移，影響注漿順暢性。 在孔口管處理方法上，可根據注漿技術應用地段的地下水位情況進行優化處理，例如，在涌水地段，可選用固管混合料作為注漿原料；在無水地段，可直接利用硬性早強砂漿作為漿液原料。

3.4 科學開展注漿操作

注漿操作， 即利用泵送設備將漿液經注漿管線與孔口管注入地基巖土體鉆孔內，此操作過程中需關注多個參數，如泵送設備抽送并注入的漿液量、泵送設備產生的泵送壓力、鉆孔深度等。 在實際采用注漿技術對公路橋梁和隧道工程的地基或樁體加固時，需結合現場勘測情況確定漿液類型、漿液用量以及泵送壓力等參數。合理控制泵送設備的注漿壓力在0.5 MPa以下，以免泵送所產生的注漿壓力過大破壞巖土體結構，也要避免注漿壓力過小而影響漿液注入鉆孔或縫隙的力度與速度，進而削弱注漿技術應用的效果，不利于漿液凝結與巖土體固化。 在注漿技術應用過程中，應通過標準測定動態監測注漿飽和程度， 如通過觀察孔洞口氣泡溢出情況可以判定漿液已填充擠壓到位，此時可停止繼續泵送漿液。

以某公路橋梁和隧道工程注漿技術應用為例， 施工人員采用潛孔錘在公路橋梁和隧道工程的填筑體上進行鉆進作業， 鉆孔后向孔內插入孔口管， 填充孔口管與孔口之間的間隙，保證孔口管在注漿過程中不會出現偏移。 按照由上而下的順序，利用壓漿泵連續將漿液灌入注漿射管中，盡量避免出現中間停滯。 同時，為防止水泥漿發生外流，事先灌注兩排鉆孔，以期使其發揮帷幕作用。 結合填注操作，將相鄰孔注漿的時間控制在3 h 以上，以免出現孔間竄漿。其中，灌注漿體的水灰比為0.4，水泥量為65 kg/m3，注漿壓力為0.1～0.3 MPa。但若此時漿液并未下沉，則需要中止注漿，將其壓力增加至0.6 MPa，待確定10～15 mim 內，漿液無下沉后可停止中止注漿，同時加強注漿過程監督。

3.5 封堵注漿口

注漿技術的應用效果需動態監測， 以便及時采取措施對注漿不到位之處加以補救。 在實際注漿技術應用時，可通過漿液的固結面情況判斷鉆孔內漿液填充擠壓滲透狀況， 動態調整泵送設備的泵送注漿壓力以及注漿用量。 觀察上述參數調整后的鉆孔注漿情況， 通過主觀經驗判定注漿操作是否可以繼續，注漿技術相關參數是否調整。 注漿技術應用結束后，需通過隨機采樣對注漿情況進行檢驗。 通常選取部分注漿的鉆孔進行壓水試驗，測定注漿后的巖土體吸水率與標準值（規定值）。 若是吸水率長時間小于標準值，表明巖土體注漿效果較好，否則需利用泵送設備與注漿管線繼續向鉆孔注漿。 若是公路橋梁和隧道工程途經區域地質條件較差， 鉆孔注漿后出現嚴重的冒漿問題，則需增加壓水試驗覆蓋面，對注漿效果進行嚴格檢驗，以免因地質條件影響注漿技術應用效果，以及公路橋梁和隧道工程地基加固效果。 壓水試驗結束后，可從鉆孔中拔出注漿管線，并利用水泥砂漿對鉆孔進行封堵，以免漿液自鉆孔口溢出或因鉆孔導致巖土體結構不穩固。

3.6 部分特殊情況處理

注漿技術應用過程中存在一些情況需要特殊處理，例如，對于各原料按照配比加工形成的漿液， 需對其性能進行量化檢驗，如漿液的組成、環境溫度、滲透速度、配比等，以免漿液性能參數不達標，影響注漿技術應用的質量。 同時，施工人員需對注漿孔的尺寸、標高、厚度等進行二次測量與復核，確保注漿技術應用的精準性。 在利用泵送設備與注漿管線進行漿液注入過程中，應保持注漿操作的連續性，以免長時間中斷導致注漿管線內漿液凝結，進而造成注漿鉆孔口出現堵塞現象[3]。同時，漿液注入強調循序漸進，避免大量漿液快速注入，影響隧道工程襯砌發生變形或者漿液泄露。 若是漿液注入過程中出現異常溢出情況，需及時利用水泥袋對溢漿情況加以改善，如果溢漿情況嚴重，則需停止漿液繼續注入，以免影響注漿技術的應用效果。

4 結語

注漿技術是利用物理氣壓或者液壓等方式將漿液注入巖土體縫隙中，緊密連接與填充巖土體縫隙使其形成穩固結構。將注漿技術應用到公路橋梁和隧道工程中， 可以通過力學灌注或滲透灌注將漿液填充、 擠壓到巖土體或樁體的縫隙或鉆孔中，通過漿液的凝結固化提高巖土體或樁體的強度、固結性與穩固性，從而提高結構承載力。 注漿技術在公路橋梁和隧道工程樁基施工過程中的運用成效顯著， 能夠有效提升公路橋梁和隧道工程樁基施工質量， 節省建筑施工成本。 在此背景下， 還需要進一步加強公路橋梁和隧道工程施工中對科學注漿施工技術的運用來改善基礎質量， 確保建筑工程建設的長期、穩定發展。