绿色交通 ＬＯＷ ＣＡＲＢ０Ｎ ＷＯＲＬＤ ２０１７／３ 化学灌浆处理公路桥梁桥台不均匀沉降实例分析 吴和才，周 亮（广西交通投资集团柳州高速公路运营有限公司，广西省ｋｇＰ＇）＇Ｉ＇Ｉ市） 【摘要】某公路桥为一长１６ｍ的双曲偏心单孔坡条石拱桥，横跨于－－／ｉ ｘ型冲沟上。东侧桥基为强一中风化钙质泥岩，西侧桥基置于一多期泥石 流堆积体斜坡上（未做特殊处理）。１９９６年建成通车后，１９９７年桥身开始出现裂缝，到ｌ９９９年已发展成为一座危桥，且变形破裂迹象呈进一步 发展的趋势。在这个过程中，为了缓解这一趋势并彻底查清变形破裂成因，以便为危桥的全面整治提供科学依据。先后进行了桥体及周边边坡 变形破裂迹象的调查、桥体三维位移长期监测、桥基灌浆加固及效果检测、周围地质环境勘察以及地质灾害危险性评价等工作。本文在大量勘 察、试验以及监测数据的基础上，运用工程地质的基本分析方法，并引入结构力学理论及断裂动力学理论，对该公路拱桥的变形破裂成因进行 了深入地分析。研究表明，双曲偏心拱的桥身结构不能与周边复杂的地质环境相适应是桥体变形破裂的根本原因。西侧斜坡体侧向主动土压力 和两桥台间的不均匀沉降是拱桥变形破裂的起因和触发因素。而桥面间歇性动荷载作用则是促使桥体已有裂纹进一步扩展的主要原因。针对 桥体的病害原因，为危桥整治提出了将原拱桥桥身结构改为对桥基变形适应性强的桥梁结构，将西侧较软弱的桥基进行灌浆加固。将两桥台用 地梁连接增加桥体整体刚度并在西桥台设置与竖向还原。 【关键词】公路拱桥；变形破裂；双曲偏心拱结构；处理措施 【中图分类号】ｕ４４５．７ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】２０９５—２０６６（２Ｏｌ７】０８—０２０２—０２ 刖矗 公路桥梁在施工过程中或完工后出现桥台不均匀沉降的 充填磨圆较差的粒径为０．２—０．５的角砾，含少量细沙，级配好。 层厚２＿３～３．７ｍ．地基承载力２００ｋＰａ。 病害，造成工程质量缺陷。这种情况主要是地基承载力不足造 成。施工中地质钻探资料不准确，或对地基的处理达不到要 求，均可造成地基承载力不足。施工过程中出现不均匀沉降的 问题．可导致后续工作无法继续进行．严重影响工程进度。而 且，对已经建成部分构筑物拆除，处理好地基后再进行建筑施 （２）粉质粘土：褐黄，不均匀，湿，可塑；土质均匀，含铁锰 质及石英．含２５～３５％强风化砂岩角砾。层厚１０～１２ｍ．地基承 载力７０～１８０ｋＰａ （３）中风化砂岩：岩面新鲜，岩质坚硬。 从上述地质情况可知，桥台地基承载力较弱．承载力最高 ２００ｋＰａ，远远达不到３５０ｋＰａ的要求，这也是是造成桥台沉陷 位移的主要原因 工，不仅影响工程进度，也造成重大经济损失；若不拆除，采用 常规的方法处理地基，费用高，无法将沉陷的建构筑物复位， 仍留下质量缺陷．影响建构筑物的使用功能和工程的竣工验 收 化学灌浆技术中的化学灌浆是一种原位处理基地的施工 方法．采用该技术不仅可以原位处理好地基问题。还可将建构 ３方案设计 采用“化学灌浆”加固龙头岭桥台的软弱地基。在桥台基 础周围钻斜孔．然后采用速凝浆液对桥台基底软弱土体进行灌 筑物抬升复位．恢复其正常使用功能 本文将对化学灌浆处理 浆加固．提高桥台地基承栽力．防止桥台沉陷。具体设计如下： 钟马高速公路龙头岭分离式立交桥桥台沉降的工程实例进行 （１）布孔设计：沿基础周围距离基础边缘０．５ｍ的位置布 分析。 置一排灌浆孔。１号台背部位孔距离为３．Ｏｍ，其余孔距为 １实例概况 钟马高速公路龙头岭分离式立交桥０号台雨季过后遭水 浸泡后出现沉陷位移．且沉陷量不断增大．问题出现４个月 ２．０ｍ，０号台布置５３个孔，１号台布置５０个灌浆孔，布孔图见 图１～２ 后，０号桥台最大沉降量约４５ｍｍ，位移约２２ｍｍ，到问题出现 ８个月后，０号桥台最大沉降量达到８２ｍｍ，位移约６１ｍｍ。该 桥ｌ号台也有类似的情况，病害较轻微，最大沉降量达到 ３８ｍｍ。位移约２９ｒａｍ。上述病害的出现．导致该桥梁后续工作 无法进行，严重影响了工程进度，影响桥梁的长期安全稳定。 ２病害成因分析 钟马高速公路龙头岭分离式立交桥０号台的地质情况依 次为： 图１ ０号台布孔平面图 （２）孔深：奇数序号的孔深穿透硬质物含量为４０％Ｎ杂填 土、卵石及软弱层，到达基岩面；偶数序号的孔增加斜度，使孔 （１）圆砾层：棕色，带角，不均匀，稍密，饱和，包含卵石，圆 砾成份主要为砂岩，亚圆形，含３５％的粒径为４～８ｃｍ的卵石， 底标高比相邻奇数孔高于基础底到基岩面距离的一半。平均 应力筋张拉及放张是至关重要的环节。当然混凝土原材料，钢 ［２］《公路桥涵施工技术规范》（ＪＴＧ／Ｔ Ｆ５０—２０１１）．北京：人民交通出版 社．２０１１．０７． 筋加工和安装、混凝土振捣及养生等各项工艺也要严格控制。 施工中只有掌握规范和熟练的生产工艺，在实际操作中按部 就班，在工艺上循序渐进，才能确保梁板施工过程的安全和粱 板预制质量。 收稿日期：２０１７—３—２ 作者简介：张普静（１９７７一），男，助理工程师，本科，主要从事公 路、桥梁、隧道施工工作。 参考文献 【１］《建筑施工手册》（第四版）缩印本．北京：中国建筑工业出版社，２００３ ２ ＬｏＷ ＣＡＲＢ０ＮＷＯＲＬＤ ２０１７／３ 绿色交通 变思路．由原来常规的“水钻”改为“浆钻”，解决了塌孔和下管 难的问题： （２）在灌浆前期，０号台右幅位于古河道上，地基土体非常 软弱，未加固的软弱土体在浆液的扰动下，出现变形情况，导 致桥台出现下沉，沉降缝出现加宽的情况。施工中根据这种情 况及时调整浆液配方，加快凝固速度，尽量减少浆液对土体的 ｈ 十ｉ 图２ １号台布孔平面图 扰动．桥台在沉降１．５ｃｍ后停止沉降，并逐渐抬升。 ５工后评价 ５．１桥台抬升复位情况 孔深０号台１０．５ｍ．１号台８．０ｍ。 （３）倾角：倾角１Ｏ～３０。，方向：斜向桥台基础内。 灌浆前桥台实测最大沉降量７８ｍｍ，桥台中间缩缝最宽 （４）材料及配比：“化学灌浆”所用材料有水，水泥和ＤＣＧ一 ５９ｍｍ，灌浆后实测最大沉降量８ｍｍ，桥台中间缩缝最宽 ９７９，其配比为：水：水泥：ＤＣＧ一９７９＝０．７５：１：０．２—０－３５。 （５）浆材凝结时间：４０～１２０ｓ。 （６）灌浆压力：０．１～０．５ＭＰａ。 １０ｍｍ，基本抬升复位，达到要求。抬升过程中日最大抬升量 ４３ｍｍ，桥台中间缩缝日最大缩小量３８ｍｍ；桥台灌浆最大抬升 量为７０ｍｍ，中间缩缝最大缩小量４９ｍｍ。抬升复位效果示意 图见图３ ４施工情况 ４．１施工工艺 （１）钻孔。选择沉降最严重部位的奇数号位开始钻孔。然 后钻相邻的其他奇数孔位。采用工程地质钻机成孔．孔深达到 设计要求 （２）安装灌浆管。将灌浆管安放到造好的孔中，管底一定 要到达孔底，确保全厚度范围都能进行灌浆。安装好灌浆管后 疏通管路，先用清水试灌，保证管路畅通。管路不畅通时，还需 再次清通 灌浆处理前沉骼偏斜的桥台 灌浆处理后已鳟抬升复伸 （３）配制浆液。按预定水灰比配制水泥浆液，并准备好化 学浆液。配制好的水泥浆液需不断搅拌．防止离析。浆液随配 随用，防止凝结造成浪费。 圈３桥台灌浆抬升复位效果示意图 ５．２灌浆处理后地基承载力检测情况 灌浆完５－后１年．采用静栽试验检测桥台地基承栽力进 行检测，结果为：两桥台分别在试验荷载作用下．最大沉降值 （４）加固灌浆。先实施奇数孔位灌浆，再实施偶数孔位灌 ０５ｍｍ。最大纵向偏移小于卡尺 浆。每钻好一个孔，可立即开始灌浆，灌浆与钻孔同步进行。灌 小于精密水准仪的测试精度０．５ｍｍ．测试结果说明两桥台地基承载力满足汽一超 浆采用自下而上的顺序进行，即从孔底开始灌浆，并逐渐提升 测试精度０．灌浆管，当管底距离孔口１．５ｍ后不再提升。灌浆管提升速度 ２０级、挂一１２０荷栽的设计要求。 主要根据进浆速率变化确定，进浆速率小于５１］ｍｉｎ时．土体进 ６结束语 采用化学灌浆可快速、高效处理桥台不均匀沉降问题，加 固桥基软弱土体，提高承载能力，并对偏斜桥台纠偏处理，恢 复其正常使用功能 浆饱满，应提升灌浆管，每次提升约５０ｅｍ。另外，需要根据压 力大小和进浆速率调整浆液凝结时间 压力较小．进浆速率较 大的情况，需要缩短浆液凝结时间，防止跑浆造成浪费，反之， 应延长浆液凝结时间，确保土体进浆充分，保证工程质量。一 般浆液凝结时间控制在６０～９０ｓ，特殊情况，即进浆速率非常 快，但压力基本无变化时，可进一步缩短浆液凝结时间到３０ｓ 灌浆过程中控制好灌浆压力，土体进浆饱满后，随进入土体的 究．吉林化工学院学报． 参考文献 ［１】胡艳菊，胡艳玲，张伟．危险化学品突发泄漏事故应急决策系统研 浆液量增大，灌浆压力上升，对桥台的影响增大，因此，应防止 ［２］邹志云，郭宁，刘兴红，等．危险化学品生产过程的安全评估和安全 计算机与应用化学． 压力过大造成过度抬升或构筑物损坏等失控的情况。灌浆压 控制与泄漏处置．３］曹国建．危险化学品事故防控应急救援联动体系的研究【Ｃ】．扬州：扬 力不超过１．５ＭＰａ，瞬间情况除外。灌浆施工过程中，对桥台的 ［抬升和纠偏复位要逐步进行，第一轮每个孔位灌浆抬升量不 超过５ｅｒａ．总的抬升量不超过总沉降量的８０％。 （５）精细灌浆。在加固灌浆完成后。再根据桥台沉降和偏 斜情况选择一个或多个合适的孔住反次灌浆．进行微量抬升 和纠偏．直至达到要求 州大学．２０１３． １时圣刚．危险化学品环境污染事故应急处置技术评估体系及模式库 的构建．北京：北京林业大学． （６）观测。灌浆施工过程中应做好观测工作。主要观测桥 台水平和垂直方向的变化情况，以指导后续施工 若观测不到 位，容易造成过度抬升或引起桥台偏斜等不良后果。 收稿日期：２０１７—３—２ 作者简介：吴和才（１９８０一），男，工程师，本科，从事高速公路养 护工程管理工作。 周亮（１９８３一），男，中级，本科，从事高速公路养护管理工作。 ４．２工程进度及工程量 本工程计划工期４９ｄ，实际施工４５ｄ．提前４ｄ完成施工任 务。本工程钻孔９６个，孔深６．７—１９．２ｍ：由于土体软弱，进浆量 大，施工水泥用量由预算的４１０ｔ增加到５２３ｔ ４．３施工中出现的特殊情况及处理措施 （１）本工程施工中部分灌浆孔为斜孔，钻好的孔极易出现 塌孔情况，钻孔和下管的难度非常大，施工中根据实际情况改 ２ｏ３
