一种新型预埋注浆管施工工法探究_刘帅.pdf

2023 年第 1 期(总第 347 期)黑龙江交通科技HEILONGJIANG JIAOTONG KEJINo1，2023(Sum No347)一种新型预埋注浆管施工工法探究刘帅1，张文浩2，肖凯3，朱静伟3(1 山东省交通科学研究院，山东 济南250002;2 山东高速建设管理集团有限公司，山东 济南250002;3 山东省路桥集团有限公司，山东 济南250002)摘要:针对目前桥梁普遍存在的桥头搭板脱空、沉降现象，结合潍日高速公路潍坊连接线工程，对桥梁施工过程中预埋注浆管技术进行研究，在传统垂直注浆技术的基础上预先埋设注浆管，处理桥头搭板工后沉降问题。该工艺每一排竖向钢花管顶部采用 L 型两通管串联在一根横管上，引出至路基边坡侧，在不中断交通、不破坏构造物现情况下，使桥头搭板脱空、沉降等问题得到良好的解决具有广阔的应用前景。关键词:搭板脱空;预埋注浆管;施工工艺;L 型通管中图分类号:U416 1文献标识码:A文章编号:1008 3383(2023)01 0046 03收稿日期:2022 01 10作者简介:刘帅(1990)，男，硕士研究生，工程师，研究方向:混凝土耐久性提升、超高性能混凝土应用1引言在高速公路运营过程中如果发生桥头搭板沉降，应首先确定沉降病害的严重程度，通过地质雷达、开槽检查等方式进行判断1。潍日高速公路潍坊连接线工程工期紧、施工任务重，台背回填土不能通过较长时间的自然沉降而可能会出现后期搭板脱空的问题。为有效解决在后期运营过程中桥头搭板可能存在的脱空、沉降等问题2，拟在本工程部分桥头搭板施工中采用预埋注浆管的施工工艺。本工艺是在传统垂直注浆技术的基础上预先埋设注浆管，处理桥头搭板工后沉降问题。该工艺不需要中断交通、不破坏构造物的现有状态，而使桥头搭板脱空、沉降等问题得到良好的解决3。2桥头搭板沉降危害及原因分析2 1桥头搭板沉降危害(1)降低行车的速度。为了避免汽车刹车减速，车辆颠簸跳动对行车的驱动能力有一定的影响，从而降低汽车运行速度，但是会导致道路功能降低，尤其是高速公路，突然减速不利于行车安全性。(2)容易引起行车事故。汽车在桥头搭板地区容易引起撞击与颠簸，造成了驾乘人员严重不适，严重会影响到他们的正常操作，从而导致汽车失去控制，从而引发事故。(3)影响桥梁的使用和车辆寿命。汽车运行到桥头搭板处会受到冲击力作用，导致汽车的结构部件使用性受影响，长期处于冲击荷载作用下，桥梁的各部分结构也容易引起质量事故，增加养护维修频率，降低桥梁的使用寿命4。图 1桥头搭板结构示意图2 2桥头搭板沉降原因造成桥头搭板下沉的原因有很多，其中桥头左右两侧刚柔过渡变形不一致，桥头左右两侧设计不合理，桥头材料选择不当，桥头基底处理不当，桥头作业面不足，是造成主要原因5。桥头搭板以及桥台结构，属于刚性结构，自身压缩几乎为零;右侧为与桥梁相连的道路结构体系，属于柔性结构，左右两侧在刚度上差异大，导致在汽车荷载作用下，右侧路基的变形量大于左侧桥梁台身的下沉量，形成了桥头台阶，汽车在该处振动加剧，会导致桥梁结构被破坏6。3预埋注浆管施工工艺流程及操作要点3 1注浆管埋设施工工法特点(1)预埋注浆管可选用钢花管，钢花管在使用前要经过防腐处理后才能埋设，防止钢花管锈蚀。(2)预埋注浆管应具备止回阀，可有效避免台64DOI:10.16402/ki.issn1008-3383.2023.01.014第 1 期刘帅，张文浩，肖凯，等:一种新型预埋注浆管施工工法探究总第 347 期背填土进入管内，阻塞注浆管。(3)使用钻机进行钻孔时严禁采用水钻，钻孔完毕后，校验孔位、孔深及垂直度等是否符合相关要求。(4)每排竖管通过 L 型管串联，在路基边侧预留注浆口，后期注浆不需要中断交通，即可处理桥头搭板脱空、沉降等问题。(5)台背填土完成后，钻机钻孔预埋注浆管，可有效避免后期使用过程中钻机钻孔破坏现有结构物的完整性。3 2施工工艺流程注浆管选取选点布管钻孔埋竖管钢花管顶面连接。(1)注浆管选取预埋注浆管宜选用镀锌钢花管(也可采取其它防腐处理，防止钢花管锈蚀)，优先选用具有止回阀功能的注浆管，避免填土进入造成阻塞(根据相关注浆经验也可采用塑料膜缠绕的方式)。钢花管直径 50 mm，管壁开孔直径5 mm，每排4 个孔、竖向间隔 20 cm，长度约 3 m。考虑到盲沟的存在，避免后期注浆时的影响，第一排注浆钢花管进行特殊开孔，其上半段 1 8 m范围不开孔，其余排注浆钢花管采用常规开孔。(2)选点布管注浆管采用竖向埋置方案，埋置深度至少达到路床深度 50%且不小于 2 m;预埋管顶面设置在搭板混凝土垫层底面。根据工程经验注浆管预埋地点选在桥台附近，路基容易出现下沉或者脱空处。为了防止钻机在钻孔时，钻机破坏桥台内部的钢筋，第一处钻孔位置与桥梁面板边的距离要求大于 50 cm。具体位置还要考虑实际注浆的面积、注浆的深度、桥梁搭板的尺寸、钻孔的机具、操作人员的作业水平等现场确定。预埋管按照 1 5 m 1 5 m 矩形网格布置，横向第一排注浆管距离桥台背墙 0 5 1 0 m。考虑到本工程项目中背墙后方存在盲沟，将第一排注浆管定位与距离桥台背墙 0 8 m，纵向距离混凝土垫层两侧不小于 0 5 m。根据现场实际调研情况，盲沟位置与原设计相差较大，加之现场机械作业的误差，盲沟实际尺寸较大。(3)钻孔台背填土完成后，根据搭板位置测量、标注相应的预埋管点位。采用风钻钻孔，钻机安放到设计孔位上，钻机就位后，进行水平校正，使钻杆轴线垂直对准孔位，并固定好钻机。利用钻头在标注的注浆孔位置钻孔至设计深度。要求钻孔垂直，孔位误差不大于 5 cm，钻孔深度不小于设计深度。钻孔完毕后，校验孔位、孔深及垂直度等是否符合相关要求，经验收合格后方可移位进行下一个孔的钻进。(4)埋竖管钻孔检验合格后，在孔内放置钢花管，插入透明胶条将钻眼包裹，防止在沉管过程中堵塞，并用麻绳缠好钢花管，以防浆液从孔壁处冒出来。由于钻机提杆时，可能导致一部分土体流入孔中，导致插管困难，这时可在注浆管上安装堵头件，用重锤将钢花管打到预定深度。(5)钢花管顶面连接每一排竖向钢花管顶部通过 L 型两通管串联在一根横管上引出至路基边坡侧，并预留注浆口。同时考虑到耳墙、路肩宽度以及后期护栏安装，为避免后期施工作业的影响，进行如下布置。使用铁刷对预留注浆孔进行处理，并用笤帚对施工作业区进行清扫，再使用吹风机进行清理。4注浆4 1注浆材料(1)注浆液制备时，水泥采用等级为 42 5 级的普通硅酸盐水泥，日期要在出厂后两个月内，水泥的各项指标参数要在规范标准范围内，采用质量合格的水泥7。(2)水泥浆的水灰比可采用 0 5 1。(3)为了改善浆液性能，可在浆液拌制时加入如下外加剂(应按设计要求添加):加速浆体凝固的水玻璃(或氯化钙)，其模数应为 3 0 3 3;水玻璃(或氯化钙)掺量应通过试验确定为 2%;提高浆液扩散能力和可塑性的表面活性剂(或减水剂)，一般掺量为水泥用量 0 3%0 5%;高性能混凝土膨胀剂，一般掺量为 6%8%，含碱量要求在 0 3%0 4%8。注浆浆体采用水灰比为 1 1 的纯水泥浆液，要求注浆浆液的 28 d 强度1 5 MPa，结石率90%，凝胶时间为 3 h，可注时间不超过 30 min，析水率小于 5%。4 2注浆注浆顺序应按照跳孔间隔注浆方式进行，以防止串浆，注浆时应采用先外围，后内部的注浆施工方式。终灌要求采用双控原则，以注浆量和终灌压力为双控指标。当注浆孔的水泥用量达到设计用量且循环次数不少于 4 次，同时终灌压力达设计要求且持续时间达 10 min 时，即可终止灌注9。注浆时要在相应位置设置位移观测桩，确保时时观测桥台结构和路面结构的位移情况。当前者出现水平位移大于 5 mm，后者出现位移大于10 mm，则迅速停止注浆。74总第 347 期黑龙江交通科技第 1 期5施工注意事项5 1雨季施工注意事项潍日高速公路潍坊连接线工程施工期间降雨较多，为了保证工程施工的质量不受影响，雨期施工要提前做好准备。随时关注天气变化情况，根据天气变化情况制定合理的施工方案，根据天气变化适当调整工作计划，主要准备措施如下10。(1)购买足够的防雨排水器材，做到提前准备，降雨来临时降低对已施工完成的结构物造成冲刷。(2)制定防雨排水原则，在施工过程中设置适当的排水沟、排水管，避免雨水聚集在结构物内部，避免雨水无法排出。(3)施工过程要注意，注浆管的钻孔要严格控制雨水进入，含水量加大会影响孔的承载力，因此钻孔完成要立即做好防水保护。防水的保护措施在降雨前完成。5 2安全文明施工注意事项潍日高速公路潍坊连接线工程在施工过程中不忘加强文明施工的管理工作，建立以项目经理为核心的文明施工领导小组，对施工、生产现场进行定期检查，确保文明施工的贯彻落实。(1)在潍日高速公路潍坊连接线施工现场设置明显的，并且符合国家标准要求的安全警示标志牌，标志牌、锥形标等安全设施按规定整齐摆放。(2)在潍日高速公路潍坊连接线施工现场所有参与工程的工程管理人员，必须按照规章制度要求佩戴工作证，以方便明确各个工作人员的岗位职责11。(3)潍日高速公路潍坊连接线项目部和施工中设置的临时设施等占用的场地，要严格根据场地实际情况合理地进行布置，尽量少占用耕地。(4)在潍日高速公路潍坊连接线施工区内应该确保道路畅通，不能出现乱堆、乱放现象，做到合理规划区域，保障场地干净整洁，大型机械能顺畅进入施工场地。(5)在潍日高速公路潍坊连接线的场地内，保证场地内的材料、成品、半成品和机具设备合理堆放，不得侵占场内道路及安全防护等设施的区域。(6)在潍日高速公路潍坊连接线的场地内应该保持场地平整，不能出现积水，不能出现散落的杂物及散物;另外场地内应具备完善的排水系统。(7)班组必须作好操作后场地清理工作。在实际工程施工作业过程中，应针对尘土飞扬、车辆沾带泥土等现象制定具体的预防措施。有考核制度，定期检查评分考核12。(8)在潍日高速公路潍坊连接线的场地砂石必须分类堆放成方，砌体料类必须成垛，堆放整齐。不同材料之间进行隔离，以免混杂。6结论潍日高速公路潍坊连接线工程为缓解后期线路运营后可能出现的桥头搭板下沉、桥头跳车等现象，在施工过程中采用一种新型的预埋注浆管的工法，即在传统注浆施工的基础上进行改进，巧妙的避免了后期养护维修施工对线路交通的影响，为后期的养护维修打下坚实的基础。(1)在质量方面，台背填土完成后，按照设计要求布点钻孔，即采用 1 5 m 1 5 m 矩形网格布置，横向第一排注浆管距离桥台背墙 0 5 1 0 m。即使二次钻孔也不会对台背造成破坏，布孔位置的精度及准确性高。(2)在施工精度方面，钢管每间隔 150 cm 设置一个定位环，根据搭板位置测量、标注相应的预埋管点位，保证钢管放入孔内处于钻孔中心位置，提高施工精度。(3)在细节处理方面，由于钢花管上布满直径5 mm 小孔，如果处理不当，很容易造成小孔堵塞，潍日高速公路潍坊连接线工程，在处理时采用透明胶条把孔包裹，防止在沉管过程中堵孔。(4)本工艺与传统工艺相比，在施工过程预埋注浆管，避免后期钻孔破坏原有结构物，同时有效避免后期使用过程中因注浆中断交通，节约后期养护维修费用，产生较好的经济效益与社会效益。参考文献:1 刘润星，王海亮 桥头搭板设计方法与技术参数研究 J 内蒙古公路与运输，2009，32(2):15 27 2 刘凤妮 青银高速压力注浆技术处理桥头搭板脱空 J 桥梁隧道，2013，108(1):258 259 3 李建强，金龙飞等 桥头搭板工后沉降预埋注浆配比优化设计 J 黑龙江交通科技，2020(8):38 39 4 丁伟，舒跃俊 试论公路桥梁施工过渡段的施工技术要点 J 建设科技，2021(7):123 124 5 王忠晗 高速铁路路基与桥梁过渡段病害与处理措施 J 科技经济导刊，2018(11):41 42 6 刘涛 高速公路桥头搭板沉陷的原因分析及防治策略 J 中华建设，2018(7):122 123 7 穆海强 桥头跳车病害成因及控制措施分析 J 交通世界，20