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【摘 要】结合京台高速公路小西冲至方兴大道段扩建工程，介绍运用压浆技术加固桥梁基础的设施工艺、注意事项，指出运用压浆技术可以使桥梁在短时间内恢复承载能力，具有良好的维修效益。本文简要介绍其在加固桥墩扩大基础时的应用情况。
【关键词】压浆法；加固；探讨；桥墩扩大基础
Discuss reinforcement by grouting for expansion of pier foundation
Hu Min
(Traffic Planning and Design Institute of Anhui Province Hefei Anhui 230088)
【Abstract】With Jingtai expressway rushed to the side Xiaoxichong section of Fangxing Extension, introduced the use of bridge foundation grouting technology to strengthen the facilities of technology, note that the use of grouting technology can restore the bridge carrying capacity in a short time, with maintenance benefits. This article introduces the basis of its expansion when the pier reinforcement applications.
【Key words】Grouting method; Reinforcement; Discuss; Expansion pier foundation
1. 概述
京台高速公路小西冲至方兴大道段扩建工程是国家高速公路网中G3（京台高速）的重要组成部分，起点通过小西冲枢纽互通连接合宁高速公路，并通过合宁高速公路与合芜、合徐、合六、合淮阜等高速公路连接成网。全线采用平原微丘高速公路标准，双向4车道、全封闭、全立交，设计时速为120公里/小时，路基宽28米，路面宽23.5米，为扩建项目，项目终点位于方兴大道分离立交起点，并通过方兴大道互通立交连接方兴大道，继而与合肥市市政路网连接。京台高速公路1999年开工，2001年竣工通车，至今已运营9年。京台高速由于沿线交通繁忙，交通量大，超载情况比较严重，运营时间较长，沿线部分桥梁结构出现了不同程度的损坏，根据本次扩建工程项目的需要，对部分检测有损坏的桥梁进行加固。其中K1044+474.031中桥，交角-30°，上部结构采用预应力钢筋混凝土空心板，两桥台处设伸缩缝，桥墩处采用桥面连续，下部结构采用柱式墩，扩大基础，U型桥台。跨越河流。
图1 柱式墩
2. 原因分析
根据现场调查，因滨湖新区规划建设，原有河道在桥梁竣工后进行了拓宽和开挖，导致桥墩基础一半裸露在地表以上，而且桥墩所处的河道受潮水涨落影响，流水产生冲刷作用，天长日久带走部分基底土。存在较为严重的安全隐患。
3. 加固方案选择
京台高速是交通运输最繁忙的线路之一，车流量很大，施工必须保证在不中断交通的前提下进行，不降低车辆运行速度，对桥上行车的影响减小到最低程度。要做到尽量不影响高速公路的正常运营，必须对加固方案进行合理的选择。显然拆除老桥既不经济，也不可能。对老桥而言，基础的加固是比较困难的。主要原因是无法在已建成的基础下面进行一些常规的施工，如旋喷法、挤密砂桩法、打混凝土桩、强夯法等也无法实施，在桥墩外侧加桩亦难以进行。在公路工程施工中一般较少采用压浆的施工方法，考虑到以上实际情况，借鉴水利、房屋加固的方法，采用基底压浆法加固基础，在堵住穿孔的同时，通过压浆的挤密、固结作用来增强基底土的承载力，从而起到提高地基承载力的作用。
4. 加固措施
4.1 增设围堰，使老桥桥墩基础在围堰范围内，减少水压力对老桥墩基底的影响。同时在老桥基础迎水面增加一排井点排水。
4.2 在老桥基础前及两个侧面仔细检查，找出穿孔部位出口（砂性土随水流渗出的部位），用粘土将其填满夯实，但要留一个出口，作为压浆时的出气孔。
4.3 从桥墩侧面打入压浆管，至桥墩底面以下，用压浆机压入掺加了添加剂的水泥浆。
4.4 对压浆效果进行检测。
4.5 浇筑拓宽部分桥墩基础后拆除井点与围堰。
图2 基础加固示意图
5. 加固操作方法
5.1 注浆:注浆前连接好注浆管路，先注入清水检查设备及管路连接是否完好和牢固;注浆设备检查完好后即可进行注浆，注浆过程中按施工规范要求详细记录注浆时间、注浆压力和注浆量;当注浆压力和注浆量都达设计终值要求或发生窜浆、冒浆时，即可结束该孔的注浆;注浆全部结束后，应用清水将注浆管、注浆设备冲洗干净，以防浆液在注浆管及压浆泵中凝固堵塞。
5.2 注浆机具设备:本工程所用注浆机具设备主要有:注浆泵(往复式YSB-250/120型) ，注浆管路、流量计、压力表、注浆管。注浆管采用自制花管，花管注浆钻孔孔径90mm，花管采用60mm钢管，壁厚≥3.5mm，花管分为注浆段和止浆段梁部分。钢管注浆段钻直径为8mm的注浆孔眼，孔眼按照每隔10cm布置4孔均匀分布于管壁四周，梅花状布置，距地表1.5～2.0m范围为止浆段，不钻注浆孔眼。
5.3 安设注浆管: 在老桥墩前及两个侧面将压浆管倾斜至与铅垂方向成45°以上，用手工麻花钻钻孔，然后插入内径6cm的压浆管，连接压浆机，压入一定稠度的水泥浆。在条件允许时，压浆管应尽可能加大倾斜角度，使压浆管口尽量接近桥台基础底面位置。
5.4 桥墩压浆管的布设。因要保证通车，桥墩基础不可能破块、挖除，同时因桥墩较高，压浆管斜度不宜太大，以免过分增加压浆管长度，导致施工难度加大。一般情况下压浆管与铅垂方向不大于30°的夹角，并精确测出路面与基底的高差，控制压浆管口的位置，使其在基础底面以下。
5.5 浆液制备:本工程采用双浆液。根据现场试验，采用水灰比为0.72的水泥浆和40°Be'的水玻璃做配浆原料，双液浆体积配合比为:水泥浆∶水玻璃= 1∶0.35 ，为改变浆液和凝胶时间，配浆时掺入0.2%的缓凝剂。水泥浆采用立式搅拌机拌制。浆液搅拌要均匀，随拌随用，间断注浆时，要对浆液不停地搅拌，防止浆液沉淀和离析影响吸浆管的畅通，并在送入注浆泵前要进行过滤，以免堵塞浆孔。
5.6 注浆:由于注浆深度较大，现场采用分层注浆的方法， 由深至浅逐层注浆，分层厚度80～100cm ，尽量使注浆加压范围成为统一的整体。注浆压力:最底层初始压力为0.40～0.45MPa ，终压为0.55～0.85MPa ，每提高一层按20kPa递减。单孔注浆量根据下式计算: Q =λπr2 hβ;式中: Q -单孔注浆量(m3) ;λ-浆液利用系数; r -浆液扩散半径(m); h -注浆段长度(m);β-土体孔隙率。
5.7 每一个孔的压浆应不间断地进行。压力表的压力以不大于1MPa为宜，直到有纯水泥浆从出气孔溢出来，维持1分钟左右用粘性土封孔。
5.8 轻型井点降水要继续使用。
5.9 压浆管往往会遇到“哑孔”，即压浆管周围土是密实的情况，这时灌浆灌不进去，可换一个位置重新钻孔压浆。
5.10 注浆施工注意事项:要确保注浆设备状态的良好，特别是压力表、注浆流量表。因为通过压力表可以了解土层中浆液的压力变化;通过流量表可调整和控制两种浆液之间的比例和注浆量。因此，应根据施工的实际需要选用相应性能的压力表和流量表。在注浆过程中，特别是首孔注浆，应认真做好注浆记录，包括:注浆孔位置、孔深、注浆压力、时间、注浆量等，以便分析，总结并改进注浆参数和方法。为防止注浆管不易拔出的现象发生，在注浆过程中，每隔一定时间，人工晃动或锤击一下注浆管。
6. 施工要点
因缺乏同类工程施工的先例与经验，根据桥墩基础加固中的实际情况，归纳为如下几个施工要点：
6.1 为防止存在两个或更多不相通穿孔而导致的个别穿孔未能灌浆的情况，应将穿孔部位洞口夯填的粘土逐一挖出，检查是否灌满了水泥浆。
6.2 必须保证井点降水的效果，如果有水溢出，将影响水泥浆的硬化效果。
6.3 水泥浆应具有微膨胀性能且早强，一般可添加早强剂、铝粉等材料。同一压浆孔要连续操作，中途不可停顿。
6.4 灌浆压力不宜过大，以免破坏穿孔周围原状土，一般不大于1MPa，水泥浆压入量以压力稳定为控制指标。
6.5 压浆的同时制取试压块，以此作为判断压浆效果的依据之一。
7. 加固方法评定
压浆结束后进行了检测。通过物理性能、可靠性、经济性等方面的综合比较，得出以下结论：
7.1 水泥浆具有一定强度。从通气孔流出的浆液能够凝固，一般3天试压强度就可达到3.9MPa以上。
7.2 工程造价较低。两个桥墩压浆加固，包括轻型井点、围堰在内，总费用大大低于桥墩拆除重建的费用。
7.3 工期短。每个桥墩仅钻入18个压浆孔，持续时间仅10天。
7.4 操作简单，需投入的机械设备较少。除老桥加固所用的轻型井点、发电机、拌和机以外，仅需一台压浆机、一台手工麻花钻和几根压浆管。
7.5 施工作业面小，不影响交通。前场打压浆管用的手工麻花钻，包括一名操作手在内，占地仅1m2左右。施工完全可以在维持交通的情况下进行。
8. 结论
在特殊条件下，采用压密注浆的措施，达到了对地基加固的目的，在本工程中取得了成功，与其他加固方法相比，具有使用设备简单、工序简化，作业人员劳动强度低、降低工程造价幅度大的优点，但注浆施工是一项隐蔽性工程，注浆效果的好坏与加固土体的物理力学性能以及注浆参数的选择有关，需要在今后的工程实践中不断总结、改进与完善。
参考文献
［1］ 黄生文. 《公路工程地基处理手册》. 人民交通出版社.
［2］ 沈保汉. 后注浆桩技术［J］ . 工业建筑，2001. 31 :5～8.
［3］ 彭振斌. 注浆工程设计计算与施工. 武汉:中国地质大学出版社，1997.
［文章编号］1006-7619（2010）10-12-921
［作者简介］ 胡敏(1979-)，男，工程师，主要从事桥梁计算和设计工作，单位：安徽省交通规划设计研究院。
【关键词】压浆法；加固；探讨；桥墩扩大基础
Discuss reinforcement by grouting for expansion of pier foundation
Hu Min
(Traffic Planning and Design Institute of Anhui Province Hefei Anhui 230088)
【Abstract】With Jingtai expressway rushed to the side Xiaoxichong section of Fangxing Extension, introduced the use of bridge foundation grouting technology to strengthen the facilities of technology, note that the use of grouting technology can restore the bridge carrying capacity in a short time, with maintenance benefits. This article introduces the basis of its expansion when the pier reinforcement applications.
【Key words】Grouting method; Reinforcement; Discuss; Expansion pier foundation
1. 概述
京台高速公路小西冲至方兴大道段扩建工程是国家高速公路网中G3（京台高速）的重要组成部分，起点通过小西冲枢纽互通连接合宁高速公路，并通过合宁高速公路与合芜、合徐、合六、合淮阜等高速公路连接成网。全线采用平原微丘高速公路标准，双向4车道、全封闭、全立交，设计时速为120公里/小时，路基宽28米，路面宽23.5米，为扩建项目，项目终点位于方兴大道分离立交起点，并通过方兴大道互通立交连接方兴大道，继而与合肥市市政路网连接。京台高速公路1999年开工，2001年竣工通车，至今已运营9年。京台高速由于沿线交通繁忙，交通量大，超载情况比较严重，运营时间较长，沿线部分桥梁结构出现了不同程度的损坏，根据本次扩建工程项目的需要，对部分检测有损坏的桥梁进行加固。其中K1044+474.031中桥，交角-30°，上部结构采用预应力钢筋混凝土空心板，两桥台处设伸缩缝，桥墩处采用桥面连续，下部结构采用柱式墩，扩大基础，U型桥台。跨越河流。
图1 柱式墩
2. 原因分析
根据现场调查，因滨湖新区规划建设，原有河道在桥梁竣工后进行了拓宽和开挖，导致桥墩基础一半裸露在地表以上，而且桥墩所处的河道受潮水涨落影响，流水产生冲刷作用，天长日久带走部分基底土。存在较为严重的安全隐患。
3. 加固方案选择
京台高速是交通运输最繁忙的线路之一，车流量很大，施工必须保证在不中断交通的前提下进行，不降低车辆运行速度，对桥上行车的影响减小到最低程度。要做到尽量不影响高速公路的正常运营，必须对加固方案进行合理的选择。显然拆除老桥既不经济，也不可能。对老桥而言，基础的加固是比较困难的。主要原因是无法在已建成的基础下面进行一些常规的施工，如旋喷法、挤密砂桩法、打混凝土桩、强夯法等也无法实施，在桥墩外侧加桩亦难以进行。在公路工程施工中一般较少采用压浆的施工方法，考虑到以上实际情况，借鉴水利、房屋加固的方法，采用基底压浆法加固基础，在堵住穿孔的同时，通过压浆的挤密、固结作用来增强基底土的承载力，从而起到提高地基承载力的作用。
4. 加固措施
4.1 增设围堰，使老桥桥墩基础在围堰范围内，减少水压力对老桥墩基底的影响。同时在老桥基础迎水面增加一排井点排水。
4.2 在老桥基础前及两个侧面仔细检查，找出穿孔部位出口（砂性土随水流渗出的部位），用粘土将其填满夯实，但要留一个出口，作为压浆时的出气孔。
4.3 从桥墩侧面打入压浆管，至桥墩底面以下，用压浆机压入掺加了添加剂的水泥浆。
4.4 对压浆效果进行检测。
4.5 浇筑拓宽部分桥墩基础后拆除井点与围堰。
图2 基础加固示意图
5. 加固操作方法
5.1 注浆:注浆前连接好注浆管路，先注入清水检查设备及管路连接是否完好和牢固;注浆设备检查完好后即可进行注浆，注浆过程中按施工规范要求详细记录注浆时间、注浆压力和注浆量;当注浆压力和注浆量都达设计终值要求或发生窜浆、冒浆时，即可结束该孔的注浆;注浆全部结束后，应用清水将注浆管、注浆设备冲洗干净，以防浆液在注浆管及压浆泵中凝固堵塞。
5.2 注浆机具设备:本工程所用注浆机具设备主要有:注浆泵(往复式YSB-250/120型) ，注浆管路、流量计、压力表、注浆管。注浆管采用自制花管，花管注浆钻孔孔径90mm，花管采用60mm钢管，壁厚≥3.5mm，花管分为注浆段和止浆段梁部分。钢管注浆段钻直径为8mm的注浆孔眼，孔眼按照每隔10cm布置4孔均匀分布于管壁四周，梅花状布置，距地表1.5～2.0m范围为止浆段，不钻注浆孔眼。
5.3 安设注浆管: 在老桥墩前及两个侧面将压浆管倾斜至与铅垂方向成45°以上，用手工麻花钻钻孔，然后插入内径6cm的压浆管，连接压浆机，压入一定稠度的水泥浆。在条件允许时，压浆管应尽可能加大倾斜角度，使压浆管口尽量接近桥台基础底面位置。
5.4 桥墩压浆管的布设。因要保证通车，桥墩基础不可能破块、挖除，同时因桥墩较高，压浆管斜度不宜太大，以免过分增加压浆管长度，导致施工难度加大。一般情况下压浆管与铅垂方向不大于30°的夹角，并精确测出路面与基底的高差，控制压浆管口的位置，使其在基础底面以下。
5.5 浆液制备:本工程采用双浆液。根据现场试验，采用水灰比为0.72的水泥浆和40°Be'的水玻璃做配浆原料，双液浆体积配合比为:水泥浆∶水玻璃= 1∶0.35 ，为改变浆液和凝胶时间，配浆时掺入0.2%的缓凝剂。水泥浆采用立式搅拌机拌制。浆液搅拌要均匀，随拌随用，间断注浆时，要对浆液不停地搅拌，防止浆液沉淀和离析影响吸浆管的畅通，并在送入注浆泵前要进行过滤，以免堵塞浆孔。
5.6 注浆:由于注浆深度较大，现场采用分层注浆的方法， 由深至浅逐层注浆，分层厚度80～100cm ，尽量使注浆加压范围成为统一的整体。注浆压力:最底层初始压力为0.40～0.45MPa ，终压为0.55～0.85MPa ，每提高一层按20kPa递减。单孔注浆量根据下式计算: Q =λπr2 hβ;式中: Q -单孔注浆量(m3) ;λ-浆液利用系数; r -浆液扩散半径(m); h -注浆段长度(m);β-土体孔隙率。
5.7 每一个孔的压浆应不间断地进行。压力表的压力以不大于1MPa为宜，直到有纯水泥浆从出气孔溢出来，维持1分钟左右用粘性土封孔。
5.8 轻型井点降水要继续使用。
5.9 压浆管往往会遇到“哑孔”，即压浆管周围土是密实的情况，这时灌浆灌不进去，可换一个位置重新钻孔压浆。
5.10 注浆施工注意事项:要确保注浆设备状态的良好，特别是压力表、注浆流量表。因为通过压力表可以了解土层中浆液的压力变化;通过流量表可调整和控制两种浆液之间的比例和注浆量。因此，应根据施工的实际需要选用相应性能的压力表和流量表。在注浆过程中，特别是首孔注浆，应认真做好注浆记录，包括:注浆孔位置、孔深、注浆压力、时间、注浆量等，以便分析，总结并改进注浆参数和方法。为防止注浆管不易拔出的现象发生，在注浆过程中，每隔一定时间，人工晃动或锤击一下注浆管。
6. 施工要点
因缺乏同类工程施工的先例与经验，根据桥墩基础加固中的实际情况，归纳为如下几个施工要点：
6.1 为防止存在两个或更多不相通穿孔而导致的个别穿孔未能灌浆的情况，应将穿孔部位洞口夯填的粘土逐一挖出，检查是否灌满了水泥浆。
6.2 必须保证井点降水的效果，如果有水溢出，将影响水泥浆的硬化效果。
6.3 水泥浆应具有微膨胀性能且早强，一般可添加早强剂、铝粉等材料。同一压浆孔要连续操作，中途不可停顿。
6.4 灌浆压力不宜过大，以免破坏穿孔周围原状土，一般不大于1MPa，水泥浆压入量以压力稳定为控制指标。
6.5 压浆的同时制取试压块，以此作为判断压浆效果的依据之一。
7. 加固方法评定
压浆结束后进行了检测。通过物理性能、可靠性、经济性等方面的综合比较，得出以下结论：
7.1 水泥浆具有一定强度。从通气孔流出的浆液能够凝固，一般3天试压强度就可达到3.9MPa以上。
7.2 工程造价较低。两个桥墩压浆加固，包括轻型井点、围堰在内，总费用大大低于桥墩拆除重建的费用。
7.3 工期短。每个桥墩仅钻入18个压浆孔，持续时间仅10天。
7.4 操作简单，需投入的机械设备较少。除老桥加固所用的轻型井点、发电机、拌和机以外，仅需一台压浆机、一台手工麻花钻和几根压浆管。
7.5 施工作业面小，不影响交通。前场打压浆管用的手工麻花钻，包括一名操作手在内，占地仅1m2左右。施工完全可以在维持交通的情况下进行。
8. 结论
在特殊条件下，采用压密注浆的措施，达到了对地基加固的目的，在本工程中取得了成功，与其他加固方法相比，具有使用设备简单、工序简化，作业人员劳动强度低、降低工程造价幅度大的优点，但注浆施工是一项隐蔽性工程，注浆效果的好坏与加固土体的物理力学性能以及注浆参数的选择有关，需要在今后的工程实践中不断总结、改进与完善。
参考文献
［1］ 黄生文. 《公路工程地基处理手册》. 人民交通出版社.
［2］ 沈保汉. 后注浆桩技术［J］ . 工业建筑，2001. 31 :5～8.
［3］ 彭振斌. 注浆工程设计计算与施工. 武汉:中国地质大学出版社，1997.
［文章编号］1006-7619（2010）10-12-921
［作者简介］ 胡敏(1979-)，男，工程师，主要从事桥梁计算和设计工作，单位：安徽省交通规划设计研究院。