桥头搭板脱空治理技术

桥头搭板脱空治理技术
蒋雪琴;李国维
【摘要】通过室内和现场试验,从注浆材料的配方和施工工艺方面着手进行研究,旨在获得处理桥头搭板脱空病害的经济合理的浆液配方、技术可行的施工工艺和有效的处理效果.
【期刊名称】《水运工程》
【年(卷),期】2009(000)006
【总页数】5页(P159-163)
【关键词】桥头搭板;脱空;治理
【作者】蒋雪琴;李国维
【作者单位】广东省航盛建设集团有限公司,广东,广州,511442;河海大学岩土工工
程研究所,江苏,南京,210098
【正文语种】中文
【中图分类】U441
为防止桥头因工后沉降出现错台现象而引起跳车，设置桥头搭板是一项必要的措施。

但建成通车后不久，搭板普遍出现不同程度的脱空。

随着车流量和车荷重的增大，桥头搭板脱空现象会进一步加剧，如不及时修复，搭板结构将受到破坏，尤其是搭板混凝土浇筑质量不好时，搭板会出现破裂、凹塌，不仅加大修复工作难度，增加费用，而且严重影响高速公路正常运营，造成不良的社会影响。

深汕西高速公路全长146.55 km，有大、中、小桥共61座，在全线通车一年多后
即出现部分桥头路面下沉的现象。

整段公路营运至今，根据调查统计，约有50余座桥头搭板出现不同程度的脱空，甚至有搭板拉断、破裂的情况。

大量研究和现场调查资料表明，桥头搭板脱空产生的主要原因有：
1 )桥台和路基存在较大的刚度和强度差异，从而产生不均匀沉降；
2 )软土地段，由于建设工期短，在长期路基和交通荷载作用下产生较大的工后沉降；
3 )台背回填，由于施工工作面狭小，施工质量控制不严，造成回填料压实度不够；
4 )雨水引起填料细颗粒的流失和材料的软化变形等。

根据注浆后，钻孔取出的浆体结石样，可将脱空的形式归为3类：
1 )搭板明显与填筑体出现不同程度的分离；
2 )上部填筑体密实度降低，出现不同程度的疏松；
3 )填筑体中出现较大的蜂窝或空洞。

为了及时且具有针对性地采取经济合理、技术可行的根治桥头搭板脱空的有效措施，对其进行了专项试验研究，并选取了6座典型桥头进行了现场试验。

1.1 区域的划分
根据路基不同深度对注浆材料性能和强度要求的不同，将其分为充填区和灌注区。

充填区钻孔深度为0.9～1.2 m，灌注区一律2.0 m终孔。

对浆体硬化强度，要求
充填区3 d强度不小于3.0 MPa，灌注区3 d强度不小于1.0 MPa
1.2 注浆材料配方的优化
注浆材料的选用直接关系到工程处理效果和工程造价。

以往工程多采用纯水泥浆或水泥粉煤灰浆，本项试验中对其进行了系统研究。

1.2.1 材料性能要求
1.2.1.1 充填区
1）以注浆材料充填搭板脱空区域，则该材料早期强度应能达到满足通行荷载作用
下搭板变形传递作用力的要求。

2）充填材料应具有可流动性，在一定的压力作用下，能自流充填，适应作业面小、钻孔少的工程要求。

3）充填材料应具有微膨胀性，使搭板与充填体结成一体，利于搭板上承受的荷载均匀分布到填筑体上。

4）充填材料应具备较小的容重，避免造成附加沉降。

5）充填材料的选取应遵循取材方便，费用低的原则。

1.2.1.2 灌注区
1 )灌注区注浆材料，要求颗粒细、流动性好，在一定压力作用下，具有可渗入性，具有较大的扩散半径。

2 )要求胶结能力强，能加强填筑体的固结和防渗抗冲刷性能。

1.2.2 室内配方试验
如何将试验设计和数据分析紧密结合起来，做到全面、系统、科学且工作量最少，本次试验采用了正交试验方法来确定注浆材料的配方。

1.2.2.1 充填注浆材料
1 )初步设计选取2～3组复合材料配方实验研究：
水泥砂浆—水泥、砂、外加剂；
水泥粉煤灰浆--水泥、粉煤灰、砂、外加剂；
水泥黏土浆—水泥、黏土、外加剂。

由上列3种配方可知，充填材料涉及水泥、砂、粉煤灰、黏土、外加剂和水。

正
交试验选定砂、粉煤灰和黏土作为3个变化因素。

根据工程实践经验和本次试验
特点，每个因素设3个变化水平，分别为，砂掺量取0.75，0.50，0.00，粉煤灰
取0.00，0.50，1.00，黏土取0.00，0.20，0.40；其他因素：水的用量由浆体流
动性来控制，外加剂按一定百分比掺入，水泥为3个变化因素的基准参照量，比
例定为1。

2 )根据工程特点，选取充填材料的
3 d抗压强度和每吨浆体原材料成本两个指标
作为衡量试验效果的主要考核指标，浆体流动性和体积密度作为试验效果的辅助考核指标。

通过L9(34)正交试验得出3个变化因素对试块抗压强度的影响。

极差计算结果见
表1。

由表1中可以看出，按极差从高到底，影响充填材料强度的主要因素依次是：粉
煤灰掺量（B）、黏土掺量（C）和砂的掺量（A）。

由图1中可以看出，粉煤灰的掺入导致了充填材料早期强度的降低，当掺量为0时，充填材料强度相对较高。

同理，对L9(34)正交试验中每个方案配合比制成的每吨浆液成本进行核算，得出
极差计算结果，见表2。

由表2中可以看出，按极差从高到低，每吨浆液中影响充填材料成本的主要因素
依次是：砂的掺量（A）、黏土掺量（C）和粉煤灰掺量（B）。

通过试验结果的正交分析可以看出，当考察的指标不同时，其优选结果也会不同。

但仅从成本角度考虑，不符合工程的实际需要，应二者相结合。

根据正交试验结果及对几种外加剂的对比试验，得出理论最优配合比，并再次对理论最优配合比进行验证试验，最终得出综合成本和强度的最优配合比。

1.2.2.2 灌注注浆材料
由于对灌注浆体材料的细度要求比较高，因此，灌注浆体考虑用纯水泥浆体或水泥黏土浆体，而不用细砂。

根据配比及其强度试验结果，得出其最优配合比，见表3。

2.1 施工工序
1）充填区施工工艺。

孔位放样→钻孔并确定充填区深度和脱空程度→埋设花管（A型）→注水试验→
压浆机就位→联接高压管与花管→进行充填区灌浆→（达到一定压力）终孔→拔出花管。

2）灌注区施工工艺。

（当充填工序完毕后）钻机继续在原孔位钻孔到灌注区深度（2 m）→埋设花管（B型）→注水试验→压浆机就位→联接高压管与花管→进行灌注区灌浆→（达到一定压力）终孔→拔出花管→清洗现场→封孔。

①钻机就位。

钻机安放在设计孔位上，使钻头对准孔位中心，偏差≤50 mm，同
时为保证钻孔达到设计要求的垂直度，钻机就位后，作水平校正，使钻杆轴线垂直对准孔位，并固定好钻机。

②钻孔。

钻孔的目的是为了把花管置入到预定深度。

钻孔方法是从路面到搭板底采用直径91 mm金刚石钻具造孔，钻穿面基层后，改用合金钢钻具钻孔，钻孔钻完后，校验孔位、孔深及垂直度等是否符合设计要求。

③埋设花管。

钻孔检验合格后，将花管置放在孔内，并用麻绳缠好（充填区在A
型花管0.8 m处、灌注区在B型花管1.8 m处），以防浆液从孔壁处冒出来，然
后用重锤将花管打到预定深度 (图2)。

④灌注区作业。

将高压管（出浆管）与花管联接好后，用钻机压住花管，防止花管在灌注过程中从孔口冒出来。

施工过程中，必须时刻注意检查灌注的压力及灌注区周边的异常情况，并随时做好记录，如遇冒浆、开裂、抬动等现象应即刻停止灌注，分析原因，再灌注。

⑤冲洗封孔。

灌浆作业完成后，拔出花管并用高压水清洗，防止残存的水泥浆将管路堵塞；清理作业现场，然后用高于搭板强度等级的混凝土填实灌注孔。

2.2 工艺要求
1 )分序灌注工艺。

为了提高灌浆效果，减少浆液流失量，施工工序采用先灌周边孔，再灌中间孔，即
周围挤压的灌注方式。

2 )冒浆处理工艺。

在灌注作业过程中，都会发生浆液从桥台中原有的裂缝、伸缩缝和锥坡孔洞等处冒出地面，如裂缝不大，用麻绳堵塞继续灌注；如裂缝比较大或成孔洞的情况下应用水玻璃水泥砂浆封堵，待凝固后再进行灌浆。

3 )串孔串浆处理工艺。

在灌浆作业过程中，出现邻近孔串浆时，应用木塞封堵串浆孔，待灌浆孔灌注完后，及时对被串孔进行复灌。

若采取以上两种措施后还发生串浆冒浆，就应停灌，进行间歇灌浆或次日复灌。

2.3 施工质量控制
1 )孔位布设与放样。

根据桥头搭板脱空处理布孔设计平面图进行孔位的放样定位工作。

搭板与路面走向交角一般在0°～50°之间，本项目5座桥皆为斜交，孔位编号每一搭板均为＃1～
＃11（多至＃15），布孔形式和多少根据搭板断面大小和形状定。

每块搭板按深
圳方向A线、B线和汕头方向A线、B线定名。

2 )钻孔。

钻机造孔前需复核孔位、孔距，误差不得大于50 mm；检查钻机的水平度、钻杆垂直度。

认真填写原始记录表，详细记录孔深和地层情况，钻到终孔深度后，技术人员应及时验收孔深、孔径及孔斜率，孔斜率应小于1.0%～1.5%。

3 )灌浆压力。

灌浆压力是灌浆工程的一项重要指标。

灌浆压力太大，容易引起桥台搭板向上抬动，导致搭板出现新的变形；灌浆压力太小，浆液不能佷好地充填脱空区域和渗入到填筑体中，密实度不够，影响灌浆效果。

本项目原设计充填区灌浆压力为0.3～0.4 MPa，灌注区为0.4～0.6 MPa，两区最大灌浆压力为1.0 MPa；在现场试验过程
中，当临近搭板的路面为沥青路面时，灌浆浆液可能会穿过底基层沿沥青路面底界面渗入、堆积，导致沥青路面爆裂、破损。

因此，根据试验结果统计为：沥青路面充填区灌浆压力可控制为0.2～1.5 MPa，灌注区控制为0.3～1.5 MPa；砼路面：充填区灌浆压力可控制为0.4～1.4 MPa，灌注区控制为0.4～1.2 MPa。

灌浆质量直观、可行的检测方法有钻芯检查、注水检查和触探检查3种（本项目
考虑到透地雷达检测费用高，故未结合采用）。

每座桥台布设1个地质先导孔、4个触探孔和4个检查孔。

1）注浆前：由地质先导孔和各钻孔取样可知搭板下地层回填材料和脱空情况。

2）注浆后：由检查孔取样可以直观地看到浆液充填程度、浆体结石及浆体与填筑体的胶结情况。

通过注浆前后搭板下地层触探击数对比和注水试验对比，在一定程度上可以定量地判别出地层处理效果。

此外，为进一步验证搭板处理效果，本项目还在每块搭板的主车道位置埋设了一支沉降观测仪，进行一年期沉降观测。

表4为对灌浆治理后搭板下填筑体的沉降变形量监测而得到的累计变形量，持续
时间240 d，共进行4次测量，取得3次有效数据。

数据显示，5座桥20个搭板共取得16个有效数据，其中10个为负值，表明搭板下填筑体在灌浆结束后出现
了不同程度的膨胀，膨胀最大值为7.15 mm，其主要原因是灌浆材料中的外加剂JM-Ⅲ的微膨胀作用。

水泥浆体的膨胀应力可增加填筑体的密实度，对防止搭板再度脱空有利；累计沉降量最大值为2.7 mm，沉降速率均很小，表明经治理后搭板下填筑体基本没有发生沉降，灌浆效果良好。

当行车快速通过搭板时，搭板稳定，无起伏现象，进一步表明搭板脱空治理达到了预期效果。

1 )本项目突破了以前采用纯水泥浆的方式，通过室内配方正交试验进行系统科学
的比选，得出最优配合比，不仅保证了强度，而且降低了成本。

2 )室内试验结果表明，粉煤灰的掺入会导致复合材料早期强度的降低，建议不加入粉煤灰。

3 )6座桥头现场试验及其推广应用，为桥头搭板脱空治理摸索了一套技术和经济相结合的有效处理方法；同时也为类似工程病害的治理提供了很好的指导。

4 )由于在半封闭的高速公路上施工，尤其要做好安全防护，确保公路行车和施工现场安全。

【相关文献】
[1]曾国熙,卢肇钧.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1988.
[2]河海大学,江苏宁沪高速公路股份有限公司.交通土建软土地基工程手册[M].北京:人民交通出版社,2001.
[3] 孙江,孙宗君.桥头搭板脱空后压浆补强技术应用[J].华东公路,1997(4):26-28.。