注浆加固法在石砌桥梁墩台裂缝病害处治中的应用

    纪晓

    摘 要：石砌桥梁墩台在我国低等级公路的中小桥涵中被广泛应用，随着使用年限逐渐增加和交通量的剧烈增大，石砌桥梁墩台的裂缝病害处治也成为了行业普遍关注的问题。基于此，本文先是分析了石砌桥梁墩台出现裂缝的原因以及形式，其次结合某桥梁墩台的裂缝病害实际研究了注浆法在处治此类病害中的具体应用，以求为相关专业人员提供有益的参考。

    关键词：注浆加固法；墩台裂缝；病害处治；应用

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.109

    0 引言

    石砌桥梁墩台是由水泥砂浆将片石粘结而成的桥梁下部结构，因其取材简单、施工方便、价格经济在低等级公路的中小桥涵中被广泛应用。随着我国经济和社会的不断进步，伴随着交通流量大幅度增加和车辆的轴重的增加，石砌桥梁墩台的裂缝病害问题将会严重影响到桥梁结构的安全。2013年10月，惠州市S356线旱坑大桥的浆砌片石桥台发生整体坍塌事故，造成了巨大的经济损失和恶劣的社会影响。因此，注浆法作为一种操作简便且成本低廉的裂缝处治技术，可以对桥梁墩台进行有效的修补加固，可以得到广泛应用。

    1 石砌桥梁墩台出现裂缝的形式及原因

    在石砌墩台出现的裂缝中，常见有台身纵向裂缝、横向裂缝、表面裂缝等几种形式[1]。

    1.1 纵向裂缝

    纵向裂缝发生在墩台顶部时呈现上宽下窄的形态，发生在墩台底部时则呈现上窄下宽的形态。纵向裂缝多是由局部圬工结构强度不足、受力不均或地基承载力不足产生不均匀沉降引起的。

    1.2 横向裂缝

    横向裂缝多出现在墩台中部和接茬部位，出现裂缝的深度一般较深。横向裂缝常是由于混凝土浇筑中断接茬部位凿毛、清理不合格等施工技术问题造成，少数是由于在竖向荷载和水平荷载作用下台身所承受的剪力和弯矩超过设计值引起的。

    1.3 表面裂缝

    表面裂缝是墩台表面砂浆受到温差变化、湿度变化等外部环境的影响在长期负载之后逐渐形成的。表面裂缝在前期并不是特别明显，所以往往会容易被忽略，但是随着时间的推移，如果这些裂缝没有及时进行修补会逐渐变大，就会影响墩台的稳定性[2]。

    2 注浆法加固技术的原理和优点

    2.1 注浆法的原理

    裂缝注浆是把按一定比例配制的流动浆液通过喷浆机按一定压力灌入结构物缝隙内，起到填塞裂缝、避免钢筋锈蚀并提高结构整体强度的作用。

    裂缝注浆加固法浆液一般分为水泥浆、水泥砂浆、环氧树脂浆、环氧树脂、砂浆等，在用于处理墩台结构裂缝时应视实际情况而定。通常水泥砂浆用于石砌墩台和拱圈裂缝，由裂缝的大小来决定注浆中是否掺砂，采用水泥砂浆造价低、效果好。环氧树脂浆一般用于钢筋混凝土结构物，因为钢筋混凝土构件产生的裂缝较小，易灌满，粘结性好[3]。

    2.2 注浆法的优点

    注浆浆液堵漏作用较好，能够将墩台裂缝孔洞进行填充，可以有效降低渗透性，减少渗透量，提高抗渗能力。通过对墩台注浆可以提高片石砌体的整体性、均匀性，还可以提高地基承载力，将岩土的力学强度进行提高，并且进一步恢复混凝土的基本结构。注浆法施工工艺简单，施工质量容易控制，处治效果较好，并且原材料价格便宜，经济效果好。

    3 注浆法在某石砌桥梁墩台裂缝病害处治中的应用

    3.1 工程背景

    某二级公路中桥建于2008年，全长35米，采用1-25跨径组合形式，下部结构为重力式桥台、扩大基础。经现场调查该桥桥台出现大面积勾缝砂浆剥落，部分片石石块存在松动现象。台帽存在3条贯通纵向裂缝，宽度分别为0.16cm、0.18cm和0.25cm。经专家研究决定对该桥台采用钢花管注浆的维修方案。

    3.2 施工技术指标

    为了充分发挥出注浆法加固效果，需要对影响加固效果的各项指标因素进行控制。本次注浆加固使用由水泥和粉煤灰按1：1的配合比组成的水泥浆液，水泥选择的是PC425硅酸盐水泥。

    由于裂缝的位置和破坏情况不同，按照本次注浆加固设计方案，在墩台正面进行梅花形分布的孔位放样，成孔直径为9cm，孔深为10cm，方向与水平线向下呈5°倾角。

    在加固技术中，对于扩散半径以及距离也有一定要求，需要准确计算出参数，在理论公式指导下，计算出准确值。由于墩台的孔隙率和渗透系数不均匀，所以根据计算结果和以往施工经验确定本次注浆的扩散半径定为1.5m。

    实施注浆工作的时候，要根据裂缝大小确定注浆量，以此确定浆液配料情况，保证浆液配料充足，保证缝隙浆液足够填补空隙，而对于裂缝较为严重的区域，适当增加注浆的量。因此为了保证浆液充足，要准备超过20%计算量的浆液。

    在加固技术使用过程中，要对压力和时间进行严格的控制。在不同过程中，对于凝固时间都有着不同要求，根据凝固时间适量使用速凝剂、分散剂以及膨胀剂等化学试剂调整浆液配比确定凝固時间。

    注浆压力作为添加浆液的动力，通过扩散浆液实现加固效果，注浆压力作为技术的重要因素。本次注浆压力采用0.3-0.5Mpa，在使用过程中再根据地质条件或特殊情况调整注浆压力。

    3.3 确定注浆结束标准

    在注浆加固实施中要根据施工方案以及质量要求制定注浆结束标准。根据以往施工经验，当墙面砂浆溢出浆液或使砂浆缝隙张开或注浆压力达到0.5Mpa或注浆口位置吸收料速度达到0.6L/min且延续30min时，可以确定注浆施工结束。

    完成注浆之后，还要检测墩台及其周边土体的承载能力，要保证承载力超过135KPa。对于存在淤泥的地区，要保证承载力超过90KPa。对于复合地基，需要保证承载能力超过130KPa [4]。

    3.4 施工准备工作

    在注浆施工前，需要对搅拌车和电机设备进行检测，保证满足施工需求。将注浆需要的水泥、添加剂等材料准备到场。配置专业能力强的技术人员和施工人员进行施工，合理安排施工进度，组织施工现场的质量控制和监督人员。

    3.5 注浆工艺技术

    3.5.1 成孔

    采用直径为88mm的钻头进行钻进，钻孔要正对钻孔位置展开施工，避免出现偏离的情况，等到钻头钻入之后，则需要注意保护孔壁。在钻孔的过程中如果遇到粉性土，那么则需要下入导管，并且通过打捞砂筒的方式将钻机送入到黏性土之中。

    3.5.2 安放注浆管

    完成钻孔工作后，要将注浆管进行安放，封堵孔口，避免浆液外流。并且还要将花管外壁包裹上软橡皮，避免泥沙进入其中。

    3.5.3 注漿

    在搅拌注浆施工中，要控制好泥沙、煤灰可以充分搅拌，避免出现搅拌不均匀的问题。在注浆过程中，要严格遵照施工标准展开，一般情况下，要从上至下、隔孔展开灌注，等到注浆口位置达到饱满密实的时候，停止注浆工作。注浆过程中派专人进行观察，防止注浆压力过大造成墙体破坏。

    3.5.4 封堵孔口

    在注浆结束之后需及时封堵孔口，并且在封堵之后的一天后对孔口进行检查，如果浆液有所下降，则需要进行补浆。

    3.6 加固效果验证

    在对台身墙体裂缝进行注浆加固过程中，当压力达到0.4Mpa时墙体裂缝由浆液溢出，说明墩台内部的孔缝已充填密实。另对台身砌体取样检测后，可见片石之间的空隙均已被浆液填充。由此证明对墩台裂缝的注浆处治效果达到了修复方案的要求。

    4 结论

    综上所述，本文先是分析了砌石桥梁墩台出现纵向裂缝、横向裂缝、表面裂缝等几种裂缝的形式以及原因，然后研究了注浆法的加固原理和施工优点，其次结合一个具体的加固案例重点研究了注浆法加固技术对墩台裂缝病害处治的应用。对浆液材料、浆液配比、布孔方案、验收标准、注浆工艺等几个环节进行了阐述，后经科学检测墩台的裂缝病害得到了有效的处治，承载强度得到了提高，证明注浆加固效果较好，可以在同类工程中得到推广应用。

    参考文献：

    [1]陈卓.灌浆法在公路桥梁隧道施工中的应用[J].交通标准化，2013

    （07）：119-121.

    [2]喻黎明.浅议灌浆法加固技术在公路桥隧施工过程中的应用[J].江西建材，2017（12）：157-159.

    [3]林源锋.对片石砌桥台病害成因及防治技术的分析[J].建材与装饰，2007（08）：256-259.

    [4]闫忠峰.铁路桥梁隧道工程施工中灌浆法加固技术的应用分析[J].价值工程，2018，37（16）：149-150.