1、压力注浆法处治桥头跳车的设计综述摘要：桥头跳车现象是公路运营中的常见病害，为了有效的防治桥头跳车，可从考虑改善路基性能方面加以实现。本文通过以抚顺市竖碑大桥桥头过渡段的压力注浆为实例，详细介绍压力注浆技术的设计方案，工程处治效果显著，希望为广大工程技术人员提供一份参考。 1、引言 导致桥头跳车的根本原因是与桥台相邻的桥头引道路基的路面和桥台顶面在各自沉降后形成的高程差。加固处理台背填筑前的地基目前国内已有不少处理方法，如排水固结法、换土法、振动碎石桩法等，都是行之有效的方法。压力注浆法是利用注浆设备，运用液压、气压将配制好的水泥（或水泥与其他材料混合物）浆液，通过注浆管注入填料中，浆液在压力作
2、用下渗入填料空隙中，与土粒骨架产生固化反应，土的密实度进一步提高，减少台背填土与桥台的刚度差，进而减小两者间的不均匀沉降。 2、工程概况 竖碑大桥竣工于 2003 年 10 月，由于建设时台背填料碾压不到位，加之受到 2005 年特大洪水的浸泡，台背填筑砂砾结构损坏严重，造成填筑体与桥台之间出现了较大沉降差。特别是 16 号台处，路桥过渡段经过两次加铺沥青层维修后不久，在桥头接触处又出现了差异沉降，并产生二次跳车，说明沉降还在继续。经过现场勘测，桥头路堤填料为砂砾，回填范围在 6m 左右，地基土质良好。初步分析，引起桥头路堤沉降的主要原因是台背路堤填料在汽车荷载和雨水浸泡作用下，砂砾原有挤密结
3、构发生破坏，强度降低，路堤产生较大压缩变形；同时，锥坡稳定性降低引起路堤整体纵向滑移，加速了差异沉降的产生。处治思路是，采用静压注浆的方法，将水泥浆液注入到松散的填料中，在桥台附近路堤土体里形成连续墙，提高路堤承载能力，减少压缩变形。 3、注浆材料选择及配合比设计 本工程采用水泥浆液作为注浆材料，水泥浆是以水泥为主加水配制成的浆液，根据工程需要加入一定的附加剂（速凝剂、早强剂等）改变浆液性能。所用水泥主要为硅酸盐水泥和矿渣水泥，其浆液结石强度高、抗渗性能好，制作工艺简单。水泥浆的水灰比一般为 0.52.0，常用的水灰比是 1：1。桥头跳车病害处治作为常规的公路维修项目，应尽量快速开放交通，减少
4、对公路运营的影响，所以水泥浆液中需加入速凝剂等外加剂，改善其早期使用性能。为了获得符合速凝、早强及施工和易性要求的材料配合比，本文选择减水剂和速凝剂（LA-11 型混凝土速凝剂）两种外加剂，进行室内试验研究，分别对不同外加剂掺量、水灰比、养生天数下水泥浆的立方体抗压强度和等效水泥稳定砂砾的无侧限抗压强度进行了试验分析。 4、压力注浆参数的确定 （1） 浆液扩散半径的确定 浆液扩散半径（r）是一个重要参数，一般可用理论公式进行估算，如杨秀竹等提出在砂土中进行渗透注浆时有效扩散半径计算公式2。但如果地质条件复杂或计算参数难以准确获得时，就应通过现场注浆试验来确定3。注浆施工时，可通过对注浆压力、注
5、浆胶凝时间、注浆量、浆液浓度等参数进行控制调。本文注浆对象为粒径较大的砂砾材料，渗透系数大，故根据扩散半径经验值为 0.81m，本设计取大值 r=1.0m。 （2） 孔位布置 注浆孔的布置是根据浆液的注浆有效范围，且应相互重叠，是被加固土体在平面和深度范围内连成一个整体的原则决定的。设计中需要计算的参数有：灌浆孔距 L、最优排距 Rm 和最大灌浆有效厚度 Bm。 本文以竖碑大桥为例，介绍孔位布置计算方法。如图 1 所示，L 为灌浆孔距，r 为浆液扩散半径，b 为单排孔灌浆体的厚度。则灌浆孔距 L、最优排距 Rm 和最大灌浆有效厚度 Bm 厚的理论计算公式如下： （1） （2） （3） 其中，r
6、 为扩散半径，b 为灌浆体的厚度，N 为布置注浆孔排数。 为施工方便起见，可先按经验确定孔距 L（rL2r） ，再计算灌浆体厚度 b。本设计取孔距 L=1.5m，计算得 b=1.32m。 布置三排注浆孔，最优排距和最大灌浆有效厚度分别按下列理论公式计算： =1.66m；=4.64m 图 1 孔位布置图 （3） 注浆压力的确定 注浆压力 Pe 注浆是指不会使地表产生变化和邻近结构物受到影响前提下可能采用的最大压力。注浆压力值与地层土的密度、强度和初始应力、钻孔深度、位置及灌浆次序等因素有关，宜采用现场注浆试验来确定。也可以用理论公式或经验值确定容许注浆压力值，如砂土中的经验值为 0.20.5MP
7、a。砂砾地基容许注浆压力经验公式4为： （4） 式中，Pe容许注浆压力（105Pa） T地基覆盖厚度（m） C与注浆期次有关的系数，第一期孔 c=1.0，第二期孔 c=1.25，第三期孔 c=1.5 K与注浆方式有关的系数，自上而下时 K=0.8， 自下而上时 K=0.6 与底层性能相关的系数，可在 0.51.5 之间选择，松散时取低值 h地面到注浆段的深度 以本设计为例，注浆长度为 5m，每段 1.5m，最上一段为 2m，孔深5.5m，分两期自下而上注浆，则第一期孔的第一段参数为c=1，T=0.5m，K=0.6，=1，h=5.5m，计算得容许注浆压力Pe=1（0.750.5+0.615.5）
8、=3.675105Pa。同理可得其他段的注浆压力见表 2。 （4） 注浆量的确定 在正常情况下理论上注入的浆量，应充填到颗粒之间的孔隙中。砂砾土质条件下注浆所需的浆液总用量 Q 可参照下式计算5： Q=KVn （6） 式中，K经验系数（细沙 K=0.30.5，中粗砂 K=0.50.7，砂砾K=0.71.0） ； V注浆对象的土量； n土的孔隙率。 K 为与浆液损耗系数和填充系数有关的经验系数，一般土颗粒越大、结构越松散、布桩排数越少时，其取值越大。本次设计中台背填料为相对密实的砂砾土，含有一定量的细颗粒，且为多排桩布置，综合考虑经验系数 K 可取低值 0.7，n 取 0.3，每孔注浆体积V=r
9、2h=3.1415.0=15.7m3，则：Q=0.715.70.3=3.297m3。 5、工程注浆效果 工程于 2012 年 9 月完成注浆施工，并采用复注法和变形观测法检验注浆处治效果。在注浆范围内重新钻了两孔进行压力注浆，发现可注浆量均较小，约为邻近注浆孔的 10%，说明此次注浆比较充分。注浆完成后，在台后引道路面上共设 5 个沉降点进行变形观测。由观测数据发现，离桥台最近的 1#监测点沉降 2mm，2#和 3#监测点基本没有沉降，而远离注浆区的 4#、5#监测点反而有微弱抬升的趋势。分析原因，主要是因为两次观测时间分别为 11 月中旬和 3 月末，气温较低，路堤受冻胀抬升；相反，注浆区受冻胀影响很小，说明浆液与土体形成的注浆体能有效防止雨水的冻融破坏，同时，路堤承载能力明显提高，达到了控制沉降的目的，注浆效果良好。 参考文献： 1中华人民共和国行业标准.公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）.北京：人民交通出版社，2006： 1920. 2杨秀竹，雷金山，夏力农，王星华.幂律型浆液扩散半径研究.岩土力学.2005（11）. 3蔡宏庆.路基注浆加固方案的实施.公路与汽运.2004（6）. 4刘玉卓主编.公路工程软基处理.北京：人民交通出版社，2001：154165. 5殷永高，屠莜北主编.公路地基处理.北京：人民交通出版社，2002：5876.
