公路桥梁隧道工程施工中灌浆法加固技术的应用

连立永

（中国水利水电第四工程局有限公司，青海西宁 810000）

在公路桥梁隧道工程施工中，往往会因为气候、荷载、施工工艺等因素的存在而出现裂缝等质量问题，严重影响到公路桥梁隧道工程项目的可靠性与安全性，所以必须采取合理措施予以加固。其中，灌浆法加固技术凭借着施工便捷、经济性表现良好、加固效果突出等优势，在公路桥梁隧道工程施工中得到广泛应用，因此，对该技术展开研究有着重要现实意义。

在公路桥梁隧道工程施工中，容易受到温度变化以及施工工艺的影响，导致混凝土结构出现大量裂缝、砂浆大面积脱落，严重影响隧道工程结构的稳定性。同时，还会因为施工材料质量不符合要求、模板表面未完全清理干净、混凝土振捣不均匀等因素的存在，导致隧道工程出现蜂窝、麻面等问题，同样影响结构的可靠性。

而采用灌浆法加固技术，将特定浆液充填至裂缝中，对裂缝及时进行封堵，能有效避免雨水渗漏侵蚀，提升岩体密实性，大大提高了隧道工程结构的整体稳定性。具体而言，该技术的应用优势体现在以下三点：

第一，抗渗性提高。灌浆法加固技术有着良好的抗渗表现，不仅能加固路基裂缝，也能降低雨水对路基侵蚀的可能性。第二，沉降量降低。路基沉降不均会造成隧道坍塌风险，采用灌浆法加固技术，能降低路基沉降量，从而降低风险发生概率。第三，加固效果提升。通过灌浆能将工程构件与填充物紧密结合，促使工程结构整体强度提高，加固效果明显，抑制裂缝产生[1]。

2.1 施工准备

在应用灌浆法加固技术开展公路桥梁隧道工程施工前，一定要做好准备工作，其中浆液调配质量的把控是关键。一般而言，施工所用浆液的成分为砂、水泥、黏土、高分子化学溶液等，用水泥灰进行调配。水泥灰可塑性极强、成本低，并且能够发挥出良好的加固效果，节省隧道工程加固的成本投入。通常选用P·C32.5 复合硅酸盐水泥，粉煤灰和水泥的配合比控制在1∶4[2]。此外，还要在前期确定好灌浆施工部位：如果有沉降情况，合理确定灌浆施工部位就尤为重要；
倘若裂缝、空隙问题严重，则还要适当加大浆液灌注量。在灌浆加固施工前，要对搅拌车、设备设施展开试验，设定好施工半径，为后续灌浆加固施工打好基础。

为了保障灌浆法加固技术在公路桥梁隧道工程施工中的作用得到完全发挥，要严格控制施工关键参数，具体如表1 所示。确定好施工方案之后，一方面，要开展材料采购工作，按照灌浆加固施工的要求选择规格、质量达标的材料；
另一方面，施工机械设备要一再确认型号、数量，保证满足施工要求。

表1 公路桥梁隧道工程灌浆法加固施工关键参数控制要求

2.2 钻孔施工

首先，确定钻孔机械。灌浆之前需要先钻孔，为了保证钻进顺利和提高成孔质量，需要根据实际情况选定钻孔机械。一般而言，可选择冲击旋钻、旋挖钻与冲击钻，无论选择哪种钻进机械，都要严格按照规定施工，并且要对裂缝做好清理工作。钻进期间需要详细记录关键信息，尤其是掉钻、塌孔、回水、涌水等情况[3]。结合前期对岩石的裂缝、渗透率等进行试验的结果，在钻进施工中要综合考量送浆能力及岩性变化，合理调整钻进压力和长度。如果岩体从硬变软，一定要减小泵容积和加大转速；
如果钻进遭遇溶洞导致孔洞塌陷阻碍施工，则应向孔洞内灌入水泥浆液，待其固结后重新钻进。

其次，明确钻孔方向和直径。根据钻孔方式、岩石特性、钻孔类型等，确定钻孔直径。采用灌浆法加固技术时，通常的钻孔直径为5.9cm 和7.5cm，倘若对灌浆孔有特殊要求，应当适当增大。钻孔方向一般要求垂直于岩面，并保证钻进尽可能多地穿过岩层；
但是如果设计为斜孔，则要按照既定方位与倾角进行钻进[4]。

再次，明确钻进标准。灌浆孔位与设计偏差必须控制在10cm 之内，邻近孔洞的底部偏差要控制在孔距的1/2 之内，钻孔斜度偏差值控制在50 之内。还要做好孔洞维护。停止钻进后要保护好孔眼，避免异物、污水渗入，还要进行孔洞清洗，确保孔底沉渣厚度不能超过0.2m。

最后，安装孔口管。施工人员要结合施工实际情况，引导孔洞的钻进施工，同时将直径在50mm 左右的孔口管放置其中，露出20～30cm。用麻丝填补孔口与管壁的缝隙，以保证灌浆顺利进行。此外，施工人员要控制好孔口管的安装方向与稳固性：如果是无水施工路段，要采用硬性早强砂浆填充法进行施工；
如果是涌水路段，则要安装孔口管，制备固定管的混合料，分装在多个塑料袋中放入孔内，遇水则化为浆液。

2.3 冲洗裂缝

灌浆孔与灌注前的测试孔，均应以钻孔结束后的钻孔条件、方式、深度作为参考标准，并且综合考量夹层风化过强、岩体碎化、结构紧密等可能存在的复杂情况，最终确定选择高压风水联合冲洗、高压风吹洗、压力水冲洗的方式，对裂缝进行冲洗。灌浆压力在80%以内的才能采用压力水冲洗，而且水压力不得大于1MPa。采用高压风水联合冲洗时，水压力是灌浆压力的50%，同样不得大于1MPa，操作过程为：先打开水管，注水至一定高度后再打开气管，注入压缩空气，保证孔洞内水与空气完全混合。以上两种冲洗方式的结束标准均为：回水澄清10min，且总时间不小于30min，孔底沉淀物厚度不超过20cm。将孔洞清洗干净后，选择孔洞总数的5%进行压水试验，以获悉岩体透水性等参数，测试时分五个档次压水，每间隔3min进行读数，倘若连续4 次读数最大值与最小值的差值为最终数值的10%，便可中断加压。

2.4 浆液制备

灌注浆液的制备可选择一次制浆或二次制浆的方式。其中，一次制浆是按照既定配合比进行浆液制作，在上述施工准备环节已有说明；
二次制浆是在集中制浆站进行浆液制作，然后通过管道送至灌浆区且稀释至设计配合比，进行灌浆施工。需要依据公路桥梁隧道工程项目的实际情况选择。在浆液制备中除了要控制好配合比以外，还要保证搅拌均匀，且严格按照规范顺序添加：先将适量水加入高速搅拌机中，在搅拌的同时加入适量水泥，搅拌均匀后添加掺和料，通常要在3min 内完成加料。水泥浆液制备要注意以下两个方面：一方面，选用高速搅拌机进行纯水泥浆的搅拌时，要搅拌30s 以上，如果是普通搅拌机则要搅拌3min 以上。搅拌前要对泥浆进行筛选，从准备到搅拌完成，时间不能超过4h。另一方面，应用高速搅拌机搅拌细水泥浆、稳定泥浆时，应当适量添加减水剂，时间要依据前期试验结果而定，但要控制在2h 之内。

浆液温度一定要维持在5～40℃之间，倘若用温水搅拌，水温不能超过40℃。在夏季和冬季施工时，要采取科学的温度控制措施，做好机械设备与管道的隔热和防寒保护工作。

2.5 灌浆作业

依据不同公路桥梁隧道工程项目的施工要求与地质条件，采用孔口灌浆、一次性灌浆、分段灌浆以及综合灌浆等方式进行灌浆作业，实现对隧道表面的加固。首先，合理选择灌浆方式。第一种，冲压式灌浆。该方式能使浆液到达岩体裂缝空隙时不会出现返回情况，适用于渗透性较小或孔隙不发育的孔洞。第二种，循环式灌浆。该方式借助灌浆泵将浆液输入孔洞，如果岩石吸入量小于泵送灌浆量，则会将部分浆液返出，部分浆液渗入岩体。适用于孔隙发育、成孔难度较高的孔洞。

其次，确定灌浆顺序。应结合隧道工程项目的施工环境、地质条件等因素来确定灌浆顺序，一般会采用间隔灌浆法进行作业，能有效避免孔内串浆的现象。倘若遭遇特殊情况，比如涌水，那么会导致水泥浆液发生迁移，此时需要优先对水头高的孔位进行作业。

最后，确定灌浆段长度。长度一般控制在5～6m，特殊情况下可适当缩短或延长，但最长不能超过10m。如果灌浆段小于6m，应当单次完成；
如果大于6m，则要分段完成。

2.6 调整灌浆压力和浆液配合比

第一，灌浆压力的合理调整。依据公路桥梁隧道工程项目的类型和地质条件来确定灌浆压力，倘若地质环境非常复杂，则要先进行试验，获悉施工参数，然后在施工中进行科学调整。施工过程中，前期灌浆压力宜控制在0.5～1MPa，后期应适当加大至1.0～2.5MPa，但最大不能超过2.5MPa。同时，控制好灌浆压力与灌浆率：一方面，如果局部层灌浆量较大，需要对灌浆水灰比进行调整，通常采用低压灌浆方式；
另一方面，如果地层灌浆量少、注入量小，则要加大压力并调整水灰比，根据地层的灌浆率决定快速提压还是分段提压。

第二，变换浆液配合比。如果灌浆压力持续稳定且灌浆量未明显下降，或者虽然压力上升但灌浆量始终稳定，则不必调整水灰比；
如果某一级灌浆量超过300L 或者灌注时间超过30min，并且灌浆压力与速度无法及时调整，则要在下一级灌注时调整浆液的浓度；
如果进浆速度超过30L/min，则要根据实际情况提高浓度。

第三，做好灌浆突发情况的合理处理。如果灌浆压力陡然升高，要适量灌入清水或水泥砂浆，待压力正常后再恢复注浆施工。倘若压力始终未恢复至正常标准，要立即停工，仔细检查灌浆管，找到堵塞位置，进行疏通；
倘若在灌浆加固施工中进浆压力长时间偏高，那么要对砂浆配合比进行调整，或者采用间歇式灌浆法，对浆液凝固时间予以把控，保证隧道灌浆加固效果。

2.7 浆砌片石施工

如果公路桥梁隧道工程项目中存在软土区域，还应利用浆砌片石进行施工，保证加固效果。在施工作业中，工作人员要提前获悉施工现场地质参数，制定浆砌片石的施工方案与安全管控内容，以保障施工顺利进行。待基坑部分施工完毕后，要先校准关键的施工参数，通常而言坡度不能超过1∶1.75。为了防止受压过度，还要重点检验浆砌片石材料质量，保证结构的稳定性。施工人员要根据公路桥梁隧道工程项目的实际情况，严格按照浆砌片石施工作业流程开展施工，保证软土地基得到加固，夯实后续施工基础。

2.8 封孔

当孔洞的灌浆压力达到设计数值，则可停止灌浆，而且最后一次灌浆压力必须接近设计数值。倘若灌浆最大设计压力便是隧道工程固结标准，则在容积小于1L/min 时开始灌浆，并持续30min。灌浆完毕即用砂浆和水泥覆盖孔洞。待所有孔洞灌浆完成后，将水灰比为0.5∶1 的浓浆灌入管道，剩余浆液置换进孔内。封堵灌浆压力设定为最大灌浆压力，时间超过1h。如果采用管道灌浆法，则灌浆完成后即将管道下放至孔洞底部，将水灰比为0.5∶1 的浆液泵送至管内。

2.9 质量检测

为确保公路桥梁隧道工程灌浆加固施工质量，一定要对施工过程与施工完毕后的质量进行检验。严格按照相关规范与设计要求确定检验内容、方法、标准。一般采用声波测试法或钻孔压水试验对隧道表面灌浆质量进行检测，并对结石强度、水泥结石率进行目测，配合试验数据和施工记录进行分析。灌浆完毕后的3d 或8d 进行钻孔压水试验，对灌浆后岩体填充情况进行直观检测。通常在所有灌浆孔完工后，要等待其固结，时间不小于14d。

综上所述，公路桥梁隧道工程施工质量会对后期运行效果形成直接影响，与人们的通行安全密切相关。在公路桥梁隧道工程施工中，需要重视裂缝、砌石松动、砌浆脱落等问题，并积极寻求解决方案。应用灌浆法加固技术进行隧道加固，能提升公路桥梁隧道工程的施工质量，提高其可靠性与安全性。因此，应加强对该技术的推广与应用，以促进我国道路交通事业健康稳定发展。

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